Электроника - практический курс - Джонс М.Х.
ISBN 5-901095-01-4
Скачать (прямая ссылка):
рода самокоррекция. В разделе 12.2.3 мы увидим, что можно так построить
генератор из интеграторов на основе ОУ, что балансировка не потребуется
вовсе благодаря петле, которой охватываются интеграторы.
Если необходимо, чтобы непрерывно работал одиночный интегратор, и
возникает проблема с напряжением смещения, то можно воспользоваться
"усмиренной" схемой, показанной на рис. 11.14. В ней параллельно
конденсатору добавлен 10-мегаомный резистор обратной связи Rp чтобы
уменьшить коэффициент усиления без обратной связи до 100, вместо 105. Это
ослабит эффект "уползания смещения" в схеме без обратной связи, оставляя
все же постоянную времени достаточно большой, чтобы интегрирование
выполнялось точно вплоть до самых низких частот звукового диапазона.
Рис. 11.14. Интегратор общего назначения, в котором усиление уменьшено,
благодаря чему ослаблен дрейф.
Интегратор на основе ОУ 293
11.8.3 Точность и время интегрирования
Полезно взглянуть на интегратор на основе ОУ как на простую интегрирующую
ЛС-цепь, рассмотренную в параграфе 10.10; но в данном случае действующее
значение емкости интегрирующего конденсатора возрастает в число раз,
равное коэффициенту усиления нашего усилителя без обратной связи. Этот
результат является следствием эффекта Миллера, который обсуждался в
разделе 7.3.1. (Если усилитель обладает коэффициентом усиления напряжения
А, то со стороны входа усилителя кажется, что разность потенциалов на
конденсаторе в цепи обратной связи в А раз меньше, чем она есть на самом
деле.) Такой взгляд на интегратор иллюстрирует эквивалентная схема,
показанная на рис. 11.15. В этом примере фактическое значение постоянной
времени /?С-цепи равно AaRC. Ошибку интегрирования теперь можно оценить
таким же образом, как это было сделано в параграфе 10.10 в отношении
пассивной цепи, подставив лишь в нужные соотношения величину A0RC вместо
RC. Когда значение А() доходит до 105, интегратор на основе ОУ позволяет
точно интегрировать на протяжении времени порядка нескольких секунд.
Рис. 11.15. Интегратор на основе ОУ и его эквивалентная схема с
"пересчитанной" пассивной Л С-цепью, позволяющая найти фактическую
постоянную времени.
11.8.4 Генератор линейно-изменяющегося напряжения
Интегратор служит полезным источником линейно-изменяюшегося напряжения,
необходимого для осциллографов в качестве сигнала развертки и
используемого также при реализации некоторых методов аналого-цифрового
преобразования. Если на вход интегратора подать неизменное по величине
постоянное напряжения -V, то на выходе получим:
V°ut ~ ~RC ~ ~RC '
Это - линейно-нарастаюшее напряжение с градиентом V/RC(рис. 11.16). Когда
на входе действует симметричное относительно земли периодическое
прямоугольное колебание, это приводит к возникновению на выходе колебания
треугольной формы.
На рис. 11.17 показано, как можно применить полевой транзистор в каче-
294 "•Строительные блоки" аналоговой электроники на интегральных
микросхемах
стве электронного ключа, чтобы сбрасывать интегратор, замыкая конденсатор
практически накоротко. Так можно поступать всякий раз, когда это
необходимо, подавая О В или положительное напряжение на вход сброса и
заставляя, таким образом, полевой транзистор проводить ток
(последовательно вклю-
Время
Рис. 11.16. Линейно-изменяюшееся напряжение как отклик интегратора на
скачок напряжения.
ченный диод защищает затвор от смещения в прямом направлении). Постоянная
времени разряда равна произведению емкости С на сопротивление полевого
транзистора. У транзистора 2N3819 сопротивление сток-исток (rds(on))
равно примерно 300 Ом, когда он открыт; выпускаются специальные МОП-
транзисторы, такие как ZVN 4206А, для использования в качестве ключей с
много меньшими значениями гЛ(оп) (типичное значение 1 Ом). При подаче на
вход сброса отрицательного напряжения величиной от -5 В до -20 В полевой
транзистор запирается, в результате чего происходит нормальное
интегрирование. Можно получить периодическое колебание с линейным
изменением напряжения на части периода (колебание пилообразной формы);
для этого нужно соединить вместе вход сброса и сигнальный вход и подать
на них прямоугольное колебание отрицательной полярности с амплитудой 5 В.
Тогда полевой транзистор будет автоматически запираться в пределах
каждого отрицательного полупериода и позволять интегратору вырабатывать
на выходе линейно-нарастающее положительное напряжение. Когда входной
сигнал вновь принимает нулевое значение, выходное напряжение сбрасывается
до нуля, и это происходит в каждом периоде; в результате на выходе
возникает пилообразное колебание, показанное на рис. 11.18. Такие
колебания используются в осциллографах в качестве развертки.
Интегратор на основе ОУ 295
1N 4148
Рис. 11.17. Интегратор с цепью сброса на полевом транзисторе.
Время "
Рис. 11.18: Пилообразное выходное напряжение, возникающее на выходе
интегратора с автоматическим сбросом при подаче на вход прямоугольного
