 |
Стислі теоретичні відомості
|
|
|
|
 |
Інтегрування електричних сигналів здійснюється електронними вузлами, в яких негативний зворотний зв'язок вводиться за допомогою електричних кіл з ємностями. Такі вузли називаються інтеграторами. Схеми простих інтеграторів показані на рис. 8.2.а і 8.2.б. Інтегратор на рис. 8.2.а називається інвертуючим, на рис. 8.2.б неінвертуючим.
 |
В івертуючому інтеграторі, так само як і в інвертую чому підсилювачі, наявність негативного зворотного зв'язку призводить до того, що на обох входах ОП однакова напруга, а вхідна і вихідна напруга мають завжди протилежні полярності.
а) б)
Рис.8.2.
Значення струму, що протікає через конденсатор, визначається виразом:
.
Слід нагадати, що вхідний струм ОП завжди значно менший струму,
який тече колом зворотнього зв′язку. Через це струм конденсатора дорівнює струму, що протікає через опір R, тому:
.
З цієї формули можна одержати рівняння, яке з’єднує вхідну Ux і вихідну Uy напруги інтегратора:
.
Як відомо, геометрично інтеграл можна інтерпретувати як площу фігури, утвореної графіком підінтегральної функції і віссю абсцис. Ця площа називається вольт-секундною, якщо підінтегральна функція є залежністю напруги від часу. Отже, вихідна напруга інтегратора пропорційна вольт- секундній площі вхідної напруги.
Виходячи з цього, можна легко одержати графік перехідної характеристики інтегратора (рис.8.3.), тобто залежності його вихідної напруги від часу у випадку, якщо вхідна напруга є одиничним стрибком нескінченної тривалості
Рис.8.3.
Швидкість зміни вихідної напруги пропорційна амплітуді напруги Ux і обернено пропорційна до добутку RC:
|
|
|
. Вихідна напруга інтегратора незмінна, тільки якщо вхідна напруга дорівнює
нулеві. Ця властивість інтеграторів широко використовується в електронних системах автоматичного регулювання.
Роботу неінвертуючого інтегратора (Рис. 8.2 б) розглянемо враховучи.що ОП охоплений негативним зворотним зв′язком, а тому на обох входах ОП напруга дорівнює UX.
Струм через конденсатор матиме таку залежність від вхідної та вихідної напруг:
IC = C 
.
Оскільки по резистору R та конденсатору С протікає один і той же струм (вхідним струмом ОП нехтуєм)
UX = IC R.
З цього витікає такий вираз:
UX = RC 
- RC 
І тому UУ = 
+ UX
Вихідна напруга неінвертуючого інтегратора пропорційна сумі вхідної напруги та інтеграла від неї.
В разі потреби повернути вихідну напругу інтегратора Uy до нульового значення необхідно розрядити конденсатор С. Для цього в інтеграторах передбачають включені паралельно конденсатору електронні ключі, відкриваючи які можна достатньо швидко розрядити конденсатор. Якщо операція обнулення Uy виконується не дуже часто, замість електронного ключа можна використовувати контактний пристрій.
Питання для самоперевірки
1. Поясніть назву інтеграторів, зображених на рис.8.2,а,б.
2. Спробуйте пояснити принцип роботи інтегратора.
3. По яким законам змінюється напруга на конденсаторі, який заряджається від джерела постійного струму або від джерела постійної напруги?
4. Яка характеристика називається перехідною?
5. Від чого залежить нахил перехідної характеристики інтегратора?
6. Що називають «вольт-секундною площею»?
7. Чим відрізняється робота інвертуючого інтегратора від роботи неінвертуючого?
|
|
|
