Εάν εγκαταστήσετε ξανά το Viber, οι ομάδες θα αποθηκευτούν. Πώς να ανακτήσετε το ιστορικό συνομιλιών, τις επαφές και τα αρχεία Viber σε Android ή Windows. Ανάκτηση ληφθέντων και απεσταλμένων αρχείων Viber

Εγκυκλοπαιδικό YouTube

1 / 1

Dynamic integrator NVision Group

Υπότιτλοι

Μαθηματική περιγραφή

Μαθηματικό μοντέλοΟ ολοκληρωτής έχει τη μορφή:

y (t) = k ∫ 0 t 1 x (t) d t + y 0 (\displaystyle y(t)=k\int \limits _(0)^(t_(1))x(t)\,dt+ y_ (0)), Οπου x (t) (\displaystyle x(t))- λειτουργία χρόνου εισαγωγής, y (t) (\displaystyle y(t))- λειτουργία χρόνου εξόδου - το αποτέλεσμα της ολοκλήρωσης με την πάροδο του χρόνου από έως t = t 1 (\displaystyle t=t_(1)), k (\displaystyle k)- συντελεστής αναλογικότητας, έχει την αντίστροφη διάσταση του χρόνου, y 0 (\displaystyle y_(0))- αρχική τιμή της μεταβλητής εξόδου τη χρονική στιγμή t = 0 (\displaystyle t=0).

Τύποι

Αναλογικό

Σε αυτές τις συσκευές, η ποσότητα εισόδου παρουσιάζεται σε αναλογική μορφή, αλλά η ποσότητα εξόδου δεν είναι απαραίτητα αναλογική· ακόμη πιο συχνά παρουσιάζεται σε ψηφιακή μορφή, για παράδειγμα, σε οικιακούς μετρητές.

Μηχανικοί Υπολογιστές Ολοκληρωτές

Ιστορικά οι πρώτοι ολοκληρωτές για υπολογιστές. εκπροσωπούνται μηχανικές συσκευές, όπου οι ποσότητες παρουσιάστηκαν με τη μορφή γωνιών περιστροφής και γωνιακές ταχύτητεςδιάφοροι άξονες, γρανάζια, φιγούρες έκκεντρα για τον υπολογισμό των συναρτήσεων. Κατά τη διάρκεια του Πρώτου Παγκοσμίου Πολέμου, χρησιμοποιήθηκαν ευρέως σε συσκευές ελέγχου πυρκαγιάς, για παράδειγμα, όπλα πλοίων και αντιαεροπορικές συσκευές ελέγχου πυρός.

Με την πάροδο του χρόνου, διάφορες ηλεκτρομηχανικές συσκευές και ηλεκτρικά συστήματα αυτόματης παρακολούθησης άρχισαν να εισάγονται σε τέτοιους υπολογιστές. Η ακμή τέτοιων υπολογιστών με ολοκληρωτές εμφανίστηκε κατά τον Δεύτερο Παγκόσμιο Πόλεμο και τα πρώτα μεταπολεμικά χρόνια. Για παράδειγμα, οι υπολογιστές για τα αυτόματα σκοπευτικά οπτικών βομβών των βομβαρδιστικών Β-29 (στο σκοπευτήριο OBP-48 Tu-4) ήταν ηλεκτρομηχανικοί.

Διάφορες συσκευές μέτρησης ροής περιλαμβάνουν ακόμη και τώρα μηχανικούς ολοκληρωτές με τη μορφή μηχανικών μετρητών - αρκετούς αλληλοσυνδεόμενους ψηφιακούς δακτυλίους μέτρησης.

Πνευματικοί ολοκληρωτές

Η αρχή λειτουργίας αυτών των ολοκληρωτών βασίζεται στη μετατόπιση του υγρού από έναν όγκο μέτρησης, όπως, για παράδειγμα, στη μέτρηση προχοΐδων αερίου, στην επίπλευση δοχείων μέτρησης ή στην κίνηση ενός εμβόλου εξοπλισμένου με βαθμονομημένη κλίμακα. Αυτές οι συσκευές πραγματοποιούν ενσωμάτωση της ογκομετρικής ροής αερίου.

Υδραυλικοί ολοκληρωτές

Ουσιαστικά, ο όγκος του υγρού σε ένα συγκεκριμένο δοχείο είναι το ακέραιο της ροής του υγρού σε αυτό το δοχείο. Εάν εξοπλίσετε το σκάφος με μια κλίμακα, βαθμονομημένη, για παράδειγμα, σε μονάδες όγκου, θα έχετε τον απλούστερο ολοκληρωτή ροής υγρού.

Ένας τέτοιος ολοκληρωτής χρησιμοποιήθηκε σε ένα ρολόι νερού - μια κλεψύδρα, που εφευρέθηκε στην αρχαιότητα.

Ηλεκτρονικοί αναλογικοί ολοκληρωτές

Τώρα αυτός είναι ο πιο κοινός τύπος ολοκληρωτή. Λίγα είδη ραδιομηχανικής ή ηλεκτρονικές συσκευές, όπου κι αν χρησιμοποιούνται τέτοιοι ολοκληρωτές. Το κύκλωμα βασίζεται σε ενεργά και παθητικά στοιχεία. Εξαρτάται από συγκεκριμένη εργασία, εξασφαλίζοντας την απαιτούμενη ακρίβεια ολοκλήρωσης, ευκολία χρήσης, κόστος, κατασκευάζεται σύμφωνα με κυκλώματα διαφορετικής πολυπλοκότητας.

Στην απλούστερη περίπτωση, πρόκειται για ένα χαμηλοπερατό φίλτρο RC - μια σύνδεση ενός πυκνωτή και μιας αντίστασης όπως φαίνεται στο σχήμα. Διαφορική εξίσωση, περιγράφοντας αυτό το κύκλωμα:

I = C d U a d t = U e − U a R (\displaystyle I=C(\frac (dU_(a))(dt))=(\frac (U_(e)-U_(a))(R) )),

Οπου I (\displaystyle I)- ρεύμα κυκλώματος, ρεύμα εισόδου, C (\displaystyle C) - χωρητικότητα πυκνωτή, R (\displaystyle R)- αντίσταση αντίστασης, - τάση εισόδου του κυκλώματος ολοκλήρωσης, U a (\displaystyle U_(a)) - τάση εξόδου.

Η γενική λύση αυτής της εξίσωσης για μια αυθαίρετη αλλαγή U e (\displaystyle U_(e)):

U a (t) = 1 R C ∫ − ∞ t U e (τ) e − (τ − t) / R C d τ (\displaystyle U_(a)(t)=(\frac (1)(RC))\ int \limits _(-\infty )^(t)(U_(e)((\tau )))e^(-(\tau -t)/RC)\,d(\tau )).

Δουλειά R C = T (\displaystyle RC=T)έχει τη διάσταση του χρόνου και ονομάζεται σταθερά χρόνου R.C.-αλυσίδες. Από τον παραπάνω τύπο είναι προφανές ότι το απλούστερο R.C.-η αλυσίδα εκτελεί μόνο κατά προσέγγιση τη συνάρτηση ολοκλήρωσης λόγω του εκθετικού παράγοντα στην έκφραση ολοκλήρωσης. Η ακρίβεια ολοκλήρωσης αυξάνεται καθώς η χρονική σταθερά τείνει στο άπειρο, το οποίο τείνει τον εκθέτη στο 1. Αλλά ταυτόχρονα, η τάση εξόδου τείνει στο 0. Έτσι, με την αύξηση της ακρίβειας ολοκλήρωσης, η τάση εξόδου του απλούστερου κυκλώματος ολοκλήρωσης μειώνεται σημαντικά, κάτι που είναι απαράδεκτο σε πολλές πρακτικές εφαρμογές.

Για να εξαλειφθεί αυτό το μειονέκτημα, τα ενεργά ηλεκτρονικά εξαρτήματα περιλαμβάνονται στα κυκλώματα ολοκληρωτή. Ο απλούστερος ολοκληρωτής αυτού του τύπου μπορεί να κατασκευαστεί σε ένα διπολικό τρανζίστορ συνδεδεμένο σύμφωνα με ένα κύκλωμα με κοινό πομπό. Σε αυτό το κύκλωμα, η ακρίβεια ολοκλήρωσης αυξάνεται σημαντικά, καθώς η τάση βάσης-εκπομπού αλλάζει ελαφρώς όταν αλλάζει το ρεύμα εισόδου βάσης και είναι περίπου ίση με την τάση στην προς τα εμπρός πολωμένη διασταύρωση ημιαγωγού p-n. Εάν η τάση εισόδου του εκπομπού βάσης είναι αμελητέα σε σύγκριση με την τάση εισόδου, τότε οι ιδιότητες ακρίβειας ενός τέτοιου ολοκληρωτή προσεγγίζουν εκείνες ενός ιδανικού ολοκληρωτή. Πρέπει να σημειωθεί ότι αυτός ο ολοκληρωτής αναστρέφεται, δηλαδή όταν εφαρμόζεται θετική τάση στην είσοδο, το σήμα εξόδου θα μειωθεί.

Περαιτέρω αυξήσεις στην ακρίβεια των ηλεκτρονικών αναλογικών ολοκληρωτών μπορούν να επιτευχθούν με τη χρήση λειτουργικών ενισχυτών (OA) ως ενεργών εξαρτημάτων. Ένα απλοποιημένο διάγραμμα ενός τέτοιου ολοκληρωτή φαίνεται στο σχήμα. Ένας ιδανικός op-amp έχει άπειρο κέρδος και άπειρη αντίσταση εισόδου (μηδενικό ρεύμα εισόδου), οι σύγχρονοι πραγματικοί op-amp είναι σχεδόν ιδανικοί σε αυτές τις παραμέτρους - έχουν κέρδος πάνω από αρκετές εκατοντάδες χιλιάδες και ρεύματα εισόδου λιγότερο από 1 nA και ακόμη και pA. Επομένως, σε μια απλουστευμένη ανάλυση κυκλωμάτων με οπ-ενισχυτή, συνήθως θεωρείται ότι ο οπ-ενισχυτής είναι ιδανικός.

Ψηφιακές ενοποιητές

Σε αυτούς τους ολοκληρωτές, τόσο τα σήματα εισόδου όσο και τα σήματα εξόδου αντιπροσωπεύονται ως ψηφιακοί κωδικοί. Στον πυρήνα τους, συσσωρεύουν αθροιστές. Στον ψευδοκώδικα, η εργασία τους μπορεί να περιγραφεί ως εξής:

Integrator_output:= Integrator_output + Input * Sampling_interval

Το διάστημα δειγματοληψίας είναι ο χρόνος από τη στιγμή λήψης της προηγούμενης τιμής έως τη στιγμή λήψης της τρέχουσας τιμής. Δεν είναι απαραίτητο το διάστημα δειγματοληψίας να είναι αληθινός χρόνος. Στη μαθηματική μοντελοποίηση πραγματικές διαδικασίες(φυσικό, βιολογικό, κ.λπ.) αυτό μπορεί να είναι ένα κλιμακούμενο χρονικό διάστημα (τεταμένο ή, αντίθετα, συμπιεσμένο σε σχέση με τον αληθινό προσομοιωμένο χρόνο) ή ακόμη και μια τιμή μη χρονικής φύσης.

Οι ψηφιακοί ολοκληρωτές μπορούν να κατασκευαστούν τόσο σε υλικό - με τη μορφή αθροιστών με ανατροφοδότηση - όσο και σε λογισμικό.

Κατά την εφαρμογή ενός ολοκληρωτή σε υλικό, ο τύπος του αθροιστή χωρίζεται σε:

• παράλληλη μεταφορά ολοκληρωτή?
• σειριακός ολοκληρωτής μεταφοράς?
• ολοκληρωμένος παρακολούθησης.

Εφαρμογή ολοκληρωτών

Δύσκολη η λίστα Ολατομείς χρήσης ολοκληρωτών, εδώ είναι μερικοί από αυτούς.

• Σε αδράνεια συστήματα πλοήγησης, για παράδειγμα, πέταγμα και διαστημόπλοιο, πυραύλους μάχης. Η διπλή ενσωμάτωση σημάτων από αισθητήρες επιτάχυνσης και αισθητήρες γωνιακής επιτάχυνσης επιτρέπει σε κάποιον να υπολογίσει τις συντεταγμένες ενός αντικειμένου και τις κατευθύνσεις των αξόνων του αντικειμένου χωρίς να καταφύγει σε εξωτερικές παρατηρήσεις.
• Όταν λαμβάνεται υπόψη η κατανάλωση ουσιών, χύμα, υγρά και αέρια μέσα.
• Gutnikov V.S.Ενσωματωμένα ηλεκτρονικά σε συσκευές μέτρησης. 2η έκδ., αναθεωρημένη. και επιπλέον Λ.: Energoatomizdat. Λένινγκρ. τμήμα, 1988. - 304 σελ.: ill.
• Novitsky P. V., Knorring V. G., Gutnikov V. S.Ψηφιακές συσκευές με αισθητήρες συχνότητας. L., “Energy”, 1970. - 424 p. Εγώ θα.
• Boyarchenkov M. A., Cherkashina A. G.Μαγνητικά στοιχεία αυτοματισμού και τεχνολογία υπολογιστών. Φροντιστήριογια φοιτητές τριτοβάθμιας εκπαίδευσης Εκπαιδευτικά ιδρύματαστην ειδικότητα «Αυτοματισμός και Τηλεμηχανική» των ΑΕΙ. Μ., “Γυμνάσιο”, 1976. - 383 σελ. Εγώ θα.
• Stepanenko I. P.Βασική θεωρία των τρανζίστορ και κυκλώματα τρανζίστορ, εκδ. 3ο, αναθεωρημένο και επιπλέον M., “Energy”, 1973. - 608 p. Εγώ θα.

Το απλούστερο κύκλωμα ενός ολοκληρωτή op-amp φαίνεται στο Σχ. 6.16, α. Εάν ο λειτουργικός ενισχυτής θεωρείται ιδανικός, τότε ο συντελεστής μετάδοσης για μια τέτοια σύνδεση μπορεί να βρεθεί με βάση το ακόλουθο σκεπτικό. Δεδομένου ότι το κέρδος op-amp είναι μεγάλο, όταν λειτουργεί σε γραμμική λειτουργίαη διαφορά δυναμικού μεταξύ των εισόδων του τείνει στο μηδέν. Η μη αντιστρεπτική είσοδος συνδέεται στον κοινό δίαυλο.

Ρύζι. 6.16. Το κύκλωμα ολοκληρωτή στον οπ-ενισχυτή είναι το ισοδύναμο κύκλωμα (b). LFC του ολοκληρωτή (v)

Κατά συνέπεια, το δυναμικό της εισόδου αναστροφής είναι κοντά στο δυναμικό της γενικής λάσπης. Ρεύμα εισόδου

Αυτό το ρεύμα, με υψηλή αντίσταση εισόδου του op-amp, ρέει πλήρως μέσα από τον πυκνωτή C:

Η τάση στον πυκνωτή και η τάση εξόδου του ενισχυτή ποικίλλουν σύμφωνα με το νόμο

Όταν εφαρμόζεται σταθερό κύμα τάσης στην είσοδο, η τάση εξόδου

Έτσι, εάν ο op-amp είναι κοντά στο ιδανικό, τότε αυτό το καθεστώςεξασφαλίζει ακριβή ενσωμάτωση σήμα εισόδου. Στην περίπτωση αυτή, όπως φαίνεται από την έκφραση που προκύπτει, η τάση εξόδου δεν εξαρτάται από το κέρδος του op-amp.

Σε ένα πραγματικό op-amp υπάρχει μηδενική μετατόπιση της τάσης εξόδου, η οποία λαμβάνεται υπόψη εισάγοντας κύκλωμα εισόδουΕνισχυτής λειτουργίας πηγής τάσης. Επιπλέον, τα ρεύματα τάσης ρέουν στο κύκλωμα κάθε εισόδου και τα ρεύματα λαμβάνονται υπόψη στο ισοδύναμο κύκλωμα που φαίνεται στο Σχ. .

Τα ρεύματα εισόδου προκαλούν την εμφάνιση διαφορικής τάσης στην είσοδο του ενισχυτή

το οποίο ενισχύεται κατά Κ φορές και δημιουργεί ένα πρόσθετο ρεύμα στο κύκλωμα της αντίστασης R και του πυκνωτή C, το οποίο μειώνεται στο μηδέν (όταν λειτουργεί σε γραμμική λειτουργία, στο , το διαφορικό σήμα εισόδου τείνει πάντα στο μηδέν).

Ας βρούμε την τιμή του από την εξίσωση

που - .

Για να διατηρηθεί αυτό το σταθερό ρεύμα, το οποίο φορτίζει τον πυκνωτή C, η τάση εξόδου πρέπει να ποικίλλει σύμφωνα με το νόμο

Η εμφάνιση πρόσθετης τάσης εξόδου προκαλεί ένα σφάλμα ολοκλήρωσης, το οποίο εξαρτάται από το διαφορικό σήμα εισόδου που προκαλείται από τη διαφορά στα ρεύματα εισόδου. Για να το μειώσετε, η αντίσταση πρέπει να επιλεγεί έτσι ώστε .

Όταν πληρούται η προϋπόθεση

το σφάλμα ενσωμάτωσης που προκαλείται από την παρουσία goks εισόδου είναι αμελητέο.

Η μηδενική τάση μετατόπισης προκαλεί επίσης ρεύμα στο κύκλωμα της αντίστασης R και του πυκνωτή C

Για να παρέχεται αυτό το σταθερό ρεύμα, η τάση εξόδου πρέπει να ποικίλλει σύμφωνα με το νόμο

(6.85)

Έτσι, η ατέλεια του op-amp οδηγεί στο γεγονός ότι η τάση εξόδου αλλάζει σύμφωνα με την εξίσωση

Ο τελευταίος όρος εμφανίστηκε επειδή στο δυναμικό του σημείου α διαφέρει από το μηδέν κατά το ποσό . Πράγματι, τη στιγμή που ξεκινά η ολοκλήρωση, όταν ο πυκνωτής C εκφορτίζεται και , το δυναμικό εξόδου του op-amp είναι ίσο με το δυναμικό του σημείου a, δηλ. Λόγω του γεγονότος ότι η διαφορική τάση στην είσοδο του op-amp είναι κοντά στο μηδέν, το δυναμικό του σημείου α εξισορροπεί τη μηδενική τάση μετατόπισης: .

Κατά συνέπεια, τη στιγμή που ξεκινά η ολοκλήρωση, υπάρχει μια τάση στην έξοδο του op-amp, η τιμή της οποίας είναι ίση με τη μηδενική τάση μετατόπισης του op-amp. Επομένως, αυτός ο όρος προστέθηκε στην εξίσωση τάσης εξόδου.

Η παρουσία μηδενικής τάσης μετατόπισης και ρευμάτων εισόδου οδηγεί σε περιορισμό της μέγιστης διάρκειας ολοκλήρωσης του χρήσιμου σήματος, καθώς με την πάροδο του χρόνου η τάση σφάλματος αυξάνεται σταδιακά. Ως αποτέλεσμα, όταν δυσμενείς συνθήκεςΟ op-amp μπορεί να μεταβεί σε λειτουργία κορεσμού σε μία από τις πολικότητες.

Ένα πραγματικό op-amp έχει τελική αξίακέρδος και το ισοδύναμο κύκλωμα στο Σχ. 5.18c και τα αποτελέσματα που προέκυψαν στην § 5.6.

Από αυτά προκύπτει ότι αυτός ο ολοκληρωτής είναι ισοδύναμος με ένα συμβατικό κύκλωμα, στο οποίο η τιμή του πυκνωτή C αυξάνεται κατά έναν παράγοντα και η πτώση τάσης σε αυτόν αυξάνεται κατά έναν παράγοντα. Έτσι, για παράδειγμα, όταν εφαρμόζεται ένας ορθογώνιος παλμός σταθερού μεγέθους στην είσοδο, η τάση εξόδου

Αντίστοιχα, η συχνότητα στο (Εικ. 6.16, γ) είναι ίση με , όπου . Ακριβώς όπως σε ένα παθητικό κύκλωμα, όταν εφαρμόζεται κύμα τάσης στην είσοδο του ολοκληρωτή, το σήμα εξόδου αλλάζει σύμφωνα με έναν εκθετικό νόμο (Εικ. 6.17, α)

και το σχετικό σφάλμα ολοκλήρωσης

Από το (6.88) προκύπτει ότι το σφάλμα ολοκλήρωσης είναι περίπου μία φορά μικρότερο σε σύγκριση με ένα απλό κύκλωμα για τις ίδιες τιμές των R και C.

Έτσι, λόγω του πεπερασμένου κέρδους του op amp, ο ολοκληρωτής λειτουργεί ως ενισχυτής στη ζώνη χαμηλής συχνότητας. Μόνο με τη συχνότητα αρχίζουν να εμφανίζονται οι ενσωματωτικές του ιδιότητες. Καλά χαρακτηριστικάλαμβάνονται σε συχνότητες όχι μικρότερες από 10-50 φορές υψηλότερες από .

Είναι δυνατόν να ληφθεί υπόψη η τελική τιμή του κέρδους ενός πραγματικού οπ-ενισχυτή εάν, όταν εξετάζουμε έναν ιδανικό οπ-ενισχυτή, μια αντίσταση ίση με (Εικ.) είναι συνδεδεμένη παράλληλα με τον πυκνωτή C.

Ρύζι. 6.17. Μεταβατική απόκριση του ολοκληρωτή σε μια πεπερασμένη τιμή του κέρδους op-amp (a). ισοδύναμο κύκλωμα που εξηγεί τη συνεκτίμηση του κέρδους ενισχυτή ενεργοποίησης (β). επιρροή στη μεταβατική απόκριση της πεπερασμένης τιμής της ζώνης διέλευσης op-amp (c). Κύκλωμα ολοκληρωτή-αθροιστή (δ)

Η αντίσταση απώλειας ενός πυκνωτή αυξάνει το σφάλμα ολοκλήρωσης, επομένως οι ολοκληρωτές ακριβείας θα πρέπει να χρησιμοποιούν πυκνωτές με ελάχιστες απώλειες.

Δεδομένου ότι το εύρος ζώνης ενός πραγματικού op-amp έχει μια πεπερασμένη τιμή, κατά την ενσωμάτωση ενός σήματος βήματος, εμφανίζεται ένα πρόσθετο σφάλμα, που εκφράζεται στην καθυστέρηση του σήματος εξόδου (Εικ. 6.17, γ). Χαρακτηρίζεται από μια χρονική σταθερά και οφείλεται στο περιορισμένο εύρος ζώνης του op-amp στην περιοχή υψηλής συχνότητας: ( - το ανώτερο όριο συχνότητας του op-amp, που ορίζεται στο 0,7).

Μερικές φορές χρησιμοποιούνται ολοκληρωμένοι-αθροιστές (Εικ. 6.17, δ), ενσωματώνοντας πολλά σήματα που προέρχονται από διαφορετικές πηγές. Σε αυτή την περίπτωση, η τάση εξόδου βρίσκεται από την απλοποιημένη εξίσωση

Εάν ο πυκνωτής που ενσωματώνει το σήμα πρέπει να έχει μια «γειωμένη» πλάκα, μπορούν να χρησιμοποιηθούν ολοκληρωτές κατασκευασμένοι με βάση κυκλώματα PNT (για παράδειγμα, βλέπε Εικ. 6.10, α). Σε συσκευές (Εικ. 6.18, α, β), το ρεύμα φόρτισης του πυκνωτή δεν εξαρτάται από την τάση που διασχίζει, γεγονός που επιτρέπει την ενσωμάτωση του σήματος εισόδου. Σε αυτή την περίπτωση, είναι δυνατή η δημιουργία μιας διαφορικής εισόδου και η ενσωμάτωση της διαφοράς των σημάτων εισόδου.

Ρύζι. 6.18. Ολοκληρωτές: α - με διαφορική είσοδο. β - αυξημένη ακρίβεια: in - με αρχική επαναφορά φόρτισης

Το ρεύμα πυκνωτή C προσδιορίζεται από (6.40, 6.43) και η τάση εξόδου

Ωστόσο, ένα σημαντικό σήμα κοινής λειτουργίας και η ανάγκη ύπαρξης πηγών τάσης εισόδου με χαμηλή εσωτερική αντίσταση υποβαθμίζουν την απόδοση αυτού του ολοκληρωτή.

Πολύ κορυφαίες βαθμολογίεςμπορεί να ληφθεί χρησιμοποιώντας το διάγραμμα στο Σχ. . Έχει τη δυνατότητα χρήσης πυκνωτή C με μικρή χωρητικότητα, που επιτρέπει τη χρήση πυκνωτών υψηλής σταθερότητας με χαμηλές απώλειες και ασήμαντη προσρόφηση. Η ιδέα πίσω από το έργο του ολοκληρωτή είναι η εξής. Η τάση εισόδου φορτίζει τον πυκνωτή C. Καθώς αυξάνεται η τάση σε αυτόν, το ρεύμα πρέπει να μειώνεται. Αλλά αυτή η μείωση του ρεύματος αντισταθμίζεται από το γεγονός ότι η τάση μέσω του ενισχυτή κέρδους μονάδας και του ενισχυτή κέρδους μέσω μιας αντίστασης εφαρμόζεται στο σημείο α. Όταν το ρεύμα που φτάνει στο σημείο α διακλαδίζεται σε δύο ρεύματα: . Όταν η συνιστώσα ρεύματος μειώνεται λόγω του γεγονότος ότι εμφανίζεται μια τάση στην έξοδο του op-amp. Με σωστά επιλεγμένες παραμέτρους κυκλώματος, είναι δυνατό να διασφαλιστεί μια σταθερή τιμή ρεύματος και επομένως ιδανική ενσωμάτωση του σήματος εισόδου. ΣΕ γενική περίπτωσηη συνάρτηση μεταφοράς του ολοκληρωτή γράφεται στη μορφή

Για επαναφορά στο μηδέν, ένας ηλεκτρονικός διακόπτης που γίνεται σε ένα μικροκύκλωμα ή σε ένα τρανζίστορ MOS ενεργοποιείται παράλληλα με τον πυκνωτή C.

Η διάρκεια του σταδίου εκφόρτισης του πυκνωτή C εξαρτάται από την χωρητικότητά του και την εσωτερική αντίσταση του ενεργοποιημένου ηλεκτρονικό κλειδί. Η αλλαγή τάσης στον πυκνωτή C συμβαίνει σύμφωνα με τον εκθετικό νόμο

Η εισαγωγή ενός διακόπτη αυξάνει τα σφάλματα ολοκλήρωσης λόγω της εμφάνισης πρόσθετων ρευμάτων διαρροής και διαφορών από το μηδέν στην αρχική τιμή της τάσης εξόδου. Έτσι, για παράδειγμα, στο κύκλωμα 6.18, η αρχική τιμή της τάσης εξόδου είναι . Στη λειτουργία ολοκλήρωσης, το σφάλμα εισάγεται από το ρεύμα διαρροής της πηγής του κλειστού τρανζίστορ. Η σταθερά χρόνου εκφόρτισης σε αυτό το κύκλωμα λόγω της δράσης του κυκλώματος ανάδρασης αποδεικνύεται μειωμένη κατά έναν παράγοντα και είναι ίση με . Παρόμοια με αυτό που εξετάστηκε, η επαναφορά πραγματοποιείται σε άλλα κυκλώματα ολοκληρωτή.

Οι ολοκληρωτές χρησιμοποιούνται ευρέως στη δημιουργία γραμμικά μεταβαλλόμενων και ημιτονοειδών γεννητριών τάσης, ακριβών συσκευών μετατόπισης φάσης που παρέχουν μετατόπιση φάσης 90° της τάσης με σφάλματα λεπτών - δεκάδων λεπτών, ως φίλτρα χαμηλής διέλευσης κ.λπ.

Για να εκφράσετε την τάση U OUT, είναι απαραίτητο να γνωρίζετε τη διάρκεια του σήματος εισόδου. Η τάση στον εκφορτισμένο πυκνωτή θα είναι:

U C = I 0 t 1 / C. (6.16)

όπου I 0 είναι το ρεύμα μέσω του πυκνωτή. t 1 – σταθερά χρόνου ολοκλήρωσης.

Για θετική τάση U ВХ έχουμε: I ВХ = U ВХ /R.

Εφόσον I OUT = I 0 = I IN, τότε λαμβάνοντας υπόψη την αναστροφή παίρνουμε

U OUT = - (1 / RC) ∫ U VX dt + U Co (6.17)

Από τη σχέση προκύπτει ότι το U OUT καθορίζεται από το ολοκλήρωμα (με το αντίθετο πρόσημο) του U IN στο διάστημα t o ÷t 1 πολλαπλασιασμένο με τον παράγοντα κλίμακας

(1/RC); Οπου UΜε ο – π.χ. στον πυκνωτή τη στιγμή t o .

Μειονέκτημα του κυκλώματος (Εικ. 6.2): ​​εάν η τάση U IN στην είσοδο αυξάνεται αργά, τότε το U OUT θα μειωθεί μέχρι να φτάσει την τιμή της αρνητικής τάσης -U US κορεσμός του op-amp. Αυτό συμβαίνει επειδή με συνεχές ρεύμα ο ολοκληρωτής λειτουργεί ως ενισχυτής με ανάδραση ανοιχτού βρόχου (A→∞), επειδή Η αντίσταση DC X C τείνει στο μέγιστο

A = X C /R 1 = (1/ω∙C)/R 1 . * (6.18)

Πραγματικό σχέδιοΟ ολοκληρωτής έχει τη δυνατότητα μετάδοσης D.C.Με μέγιστος συντελεστήςκέρδος.

Καθώς αυξάνεται η συχνότητα του σήματος εισόδου Λειτουργία μετάδοσηςπέφτει και K ≈ 1 πέρα ​​από τη συχνότητα αποκοπής (f CP).

Χαρακτηριστικό μεταφοράςΤο σχήμα σε σύνθετη μορφή έχει τη μορφή:

W ( ρ ) = -1/(ρ ∙R 1 ∙C 1) (6.19)

Οπου ρ = j∙ω - τελεστής Laplace.

και δείχνει ότι το U OUT είναι ίσο με το ολοκλήρωμα χρόνου του τάση εισόδου, λαμβάνονται με το αντίθετο πρόσημο. Αν R ВХ > R 1 και Κ > 1, τότε

W (p) = - K/[( ρ R 1 ∙C 1)(K+1)] (6.20)

Για να κατανοήσουμε γιατί το κύκλωμα ενσωματώνεται, παρουσιάζουμε μερικές σχέσεις που προκύπτουν από τον ορισμό του C. Η τιμή του C μπορεί να προσδιοριστεί από το C = Q/U.

όπου το Q είναι χρέωση. U – εφαρμοζόμενη τάση. Συνεπάγεται ότι Q = C∙U και η μεταβολή της φόρτισης ανά μονάδα χρόνου (δηλαδή, το ρεύμα μέσω του πυκνωτή) θα είναι

i C = dQ/dt = C(dU/dt) (6.21)

Εάν ο op-amp είναι κοντά στο ιδανικό, π.χ. i SM = 0, A→∞ (χωρίς λειτουργικό σύστημα) και U Diff = 0, τότε

i r = i С. Από τη σχέση (6.20) παίρνουμε i С = dQ/dt = C∙(dU С /dt) = i r.

Λόγω του γεγονότος ότι U r = 0 και U C = -U OUT, η τρέχουσα τιμή θα είναι:

i C = -С∙dU Έξοδος /dt = U 1 /R = i r . (6.22)

Έχοντας επιλύσει αυτήν την εξίσωση για το dU OUT, βρίσκουμε

dU OUT = - (1 / RC) ∫ U VX dt. (6.23)

Τα όρια ολοκλήρωσης είναι οι χρόνοι t 0 και t 1 . Για να υπολογίσετε το ολοκλήρωμα μιας μεταβαλλόμενης τάσης, πρέπει να εκφράσετε την τάση ως συνάρτηση του χρόνου.

Ένας ολοκληρωτής μιας σύνδεσης συμπεριφέρεται όπως αδρανειακή σύνδεση πρώτης τάξης (Εικ. 6.3). Εάν στην είσοδο τη χρονική στιγμή t = 0 η τάση U IN αλλάξει απότομα από 0 στην τιμή U IN ≠0, τότε U Out. θα αλλάξει σύμφωνα με το νόμο (Εικ. 6.3).

U Out(t) = -U IN K(1- μι- t/ RC)+U Out(0) μι- t/RC (6,24)

όπου RC = τ E – ισοδύναμη χρονική σταθερά

U Out(0) – αρχική τάση εξόδου σε t = 0.

T/RC = -t/τ E – ισοδύναμος συντελεστής. κέρδος.

Η τάση εξόδου αλλάζει εκθετικά για ένα ενσωματωμένο κύκλωμα RC.

Εάν ο χρόνος T στο τμήμα (t 1 ÷t 2) κατά τον οποίο αναπτύσσεται αυτή η εκθετική είναι πολύ μικρότερος από τη σταθερά χρόνου τ E, τότε το αρχικό τμήμα της εκθετικής διαφέρει ελάχιστα από μια ευθεία γραμμή. Εάν ένα σήμα sin της συχνότητας f Min εφαρμόζεται στην είσοδο του ολοκληρωτή, τότε το σφάλμα ολοκληρωτή είναι μικρό. και στο f Max – η ολοκλήρωση είναι μέγιστη, γιατί Το "C" διακλαδίζει την έξοδο και το K U op-amp πέφτει εκθετικά. Κατά την εφαρμογή στην είσοδο του κυκλώματος τετραγωνικό κύμαθα σχηματιστεί ένα σχήμα πριονιού στην έξοδο, για παράδειγμα. στο 1/f = T > τ E.

Παράδειγμα:Προσδιορίστε το μέγεθος και το σχήμα του σήματος U OUT του ολοκληρωτή μετά από χρόνο t 1 = 3 ms, εάν ληφθεί σήμα βήματος ορθογώνιου σχήματος στην είσοδό του. Αφήνω: R 1 – 1 mOhm; C1 = 0,1 μF; U VX = 1V.

Λύση: A) Γράφοντας το σήμα βήματος εισόδου ως συνάρτηση του χρόνου, λαμβάνουμε U 1 = U, για t 1 ≥ t 0, και U 1 = 0, για t 1< t 0 .

Χρησιμοποιώντας την πρώτη συνθήκη, ενσωματώνουμε και αποκτούμε

U OUT = -(1 / RC) ∫ U 1 dt.= -(1 / RC) U 1 ∆t (6,25)

Η αλλαγή στο U OUT με την πάροδο του χρόνου είναι μια κεκλιμένη ευθεία με πολικότητα αντίθετη από την πολικότητα του U IN.

Για απευθείας διαβολάκι. το αποτέλεσμα της ολοκλήρωσης έχει τη μορφή U OUT = -(1 / RC) U 1 ∆t.

Β) Βρείτε την τιμή του U OUT εντός της περιοχής από t 0 έως t 1 = 3 ms.

t1=3 ms 1 3 ms

U OUT = -(1 / RC) U 1 t | = - ------------- 1 V | = - 10*1 V *0,003 C = 0,03 V = 30 mV.

έως 1 mΩ * 0,1 μF 0

Το σφάλμα ολοκλήρωσης μπορεί να μειωθεί με την εισαγωγή αντίστασης R OS στο κύκλωμα OOS παράλληλα με τον πυκνωτή. Η παράκαμψη του κυκλώματος OOS μέσω του R OS σάς επιτρέπει να περιορίσετε την τάση σφάλματος στο LF.

ΔU Έξοδος = (R OS /R 1)∙U SDV, αντί για ΔU Out. = A∙U SDV. (6.26)

Τέτοια όρια εκτροπής από κάτω από το εύρος συχνοτήτων στο οποίο λαμβάνει χώρα η ενσωμάτωση.

Για παράδειγμα, στη συχνότητα f RAB = 3/(2π∙R OS C), ακρίβεια ολοκλήρωσης = 5%. αυξάνουν συχνότητα λειτουργίας

f > 1/(2π∙R OS ∙C) οδηγεί σε αυξημένη ακρίβεια.

Με την εισαγωγή του R OS, διευρύνεται το εύρος σταθερής απολαβής σε χαμηλές συχνότητες. Το κύκλωμα αθροίσματος ολοκληρωτή μπορεί να υλοποιηθεί σε αντίστροφη και απευθείας σύνδεση(Εικ. 6.4, α):

U OUT = - (1 / RC) ∫( U 1 +U 2 +U 3) dt. (6.27)

Αν R 1 = R 2 = R 3 , και i C = i R 1 = i R 2 = i R 3 , τότε η έκφραση μοιάζει με

ΔU OUT = -( U 1 +U 2 +U 3)/(R1·C). (6.28)

(ο λόγος U/t είναι ο ρυθμός ανόδου της τάσης εξόδου)

Εάν το C είναι συνδεδεμένο σε σειρά με το R OS (Εικ. 6.4, β), τότε το U OUT αποδεικνύεται ότι είναι γραμμική συνάρτηση U ВХ και ολοκλήρωμα χρόνου του U ВХ. Λειτουργία μεταφοράς του κυκλώματος:

U OUT = [-(R OS /R) U 1 ]-(1 / RC) ∫ U 1 dt. (6.29)

Το διαφορικό κύκλωμα (Εικ. 6.4γ) σχηματίζει το ολοκλήρωμα της διαφοράς 2 σημάτων εισόδου:

U OUT = (1 / RC)∫ ( U 2 -U 1) dt. (6.30)

Ο ολοκληρωτής και ο διαφοροποιητής είναι δύο σημαντικά υπολογιστικά κυκλώματα, τα οποία χρησιμοποιούνται στον λειτουργικό ενισχυτή.

Ολοκληρωτής

Ο ολοκληρωτής είναι ένα κύκλωμα που έχει τάση εξόδου ίση με το άθροισμα των τάσεων εισόδου του για διαδοχικές χρονικές περιόδους.

Σε ένα κύκλωμα ολοκληρωτή, το σήμα εισόδου Ein εφαρμόζεται στον ακροδέκτη εισόδου αναστροφής. Ο ακροδέκτης εισόδου που δεν αντιστρέφεται είναι γειωμένος. Το σήμα εισόδου παράγεται μέσω της αντίστασης εισόδου Rin. Ένας ολοκληρωτής είναι παρόμοιος με έναν αναστροφικό ενισχυτή με εξαίρεση ένα χαρακτηριστικό: αντί για αντίσταση στο κύκλωμα ανάδρασης, έχει έναν πυκνωτή. Αυτός ο πυκνωτής Cfb ονομάζεται πυκνωτής ανάδρασης.

Το σήμα εξόδου του ενισχυτή αναστροφής παράγεται μέσω μιας αντίστασης κυκλώματος ανάδρασης. Και στον ολοκληρωτή, η τάση εξόδου Eout παράγεται μέσω του πυκνωτή του κυκλώματος ανάδρασης. Όταν ένα σήμα εισόδου εφαρμόζεται στο κύκλωμα, ο πυκνωτής φορτίζεται για να δημιουργήσει μια έξοδο. Είναι ο πυκνωτής που κάνει το κύκλωμα να ενσωματώνεται. Επομένως, για να κατανοήσουμε τη λειτουργία ενός κυκλώματος ολοκληρωτή, πρέπει να εξετάσουμε πώς λειτουργεί ένας πυκνωτής.

Μια σημαντική ερώτησηστο κύκλωμα ολοκληρωτή είναι πόσος χρόνος θα χρειαστεί για να φορτιστεί ο πυκνωτής σε μια συγκεκριμένη τιμή.

Στην πράξη, το επίπεδο τάσης εξόδου που μπορεί να επιτευχθεί είναι περιορισμένο - δεν μπορεί ποτέ να υπερβεί την τάση τροφοδοσίας. Σε ένα σταθερό σήμα εισόδου, ο πυκνωτής θα φορτίσει στο επίπεδο τάσης τροφοδοσίας, αλλά όχι περισσότερο. Σε αυτό το σημείο θα επέλθει κορεσμός τελεστικος ΕΝΙΣΧΥΤΗΣ. Φυσικά, στην πράξη το μέγεθος του σήματος εισόδου θα ποικίλλει συνήθως μέχρι να επιτευχθεί κορεσμός.

Στα ηλεκτρονικά όργανα, ο ρυθμός φόρτισης του πυκνωτή στον ολοκληρωτή συνήθως ελέγχεται αλλάζοντας την τιμή του Rin ή του Cfb. Για παράδειγμα, ο ρυθμιστής επιστροφής σε έναν ηλεκτρονικό ελεγκτή αλλάζει συχνά την τιμή της αντίστασης Rin.

Διαφοροποιητής

Ένας διαφοριστής είναι ένας τύπος λειτουργικού ενισχυτή του οποίου η δράση είναι ακριβώς αντίθετη από αυτή ενός ολοκληρωτή. Με άλλα λόγια, παρουσία μιας μεταβαλλόμενης τάσης εισόδου για ορισμένο χρονικό διάστημα, σχηματίζεται μια σταθερή τάση εξόδου στον διαφοριστή.

Σε ένα κύκλωμα διαφοροποιητή, η τάση εισόδου Ein εφαρμόζεται στον ακροδέκτη αναστροφής και ο μη αναστροφικός ακροδέκτης είναι γειωμένος. Στην πραγματικότητα, τόσο για τους ολοκληρωτές όσο και για τους διαφοροποιητές δεν υπάρχει ανάγκη γείωσης του μη αναστροφικού ακροδέκτη - μπορεί να εφαρμοστεί τάση σε αυτόν. Σε αυτήν την περίπτωση, η τάση στο μη αναστροφικό τερματικό θα εξυπηρετήσει τάση αναφοράς, και η τάση εξόδου θα σχετίζεται με αυτό. Η τάση εξόδου Eout παράγεται μέσω της αντίστασης ανάδρασης Rfb.

Ακριβώς όπως ένας ολοκληρωτής, ένας διαφοριστής μοιάζει με έναν αναστροφικό ενισχυτή. Η κύρια διαφορά είναι ότι η τάση εισόδου στον διαφοροποιητή παράγεται μέσω του πυκνωτή εισόδου Cin και όχι μέσω της αντίστασης εισόδου. Η δράση του διαφοριστή βασίζεται στο πώς αντιδρά ο πυκνωτής στις αλλαγές της τάσης εισόδου.

Σε έναν διαφοριστή, η σχέση μεταξύ του ρεύματος στον πυκνωτή και της τάσης εξόδου του διαφοριστή είναι άμεση - δηλαδή, η τάση εξόδου του διαφοριστή θα είναι υψηλή όταν το ρεύμα είναι υψηλό, η τάση εξόδου θα είναι χαμηλή όταν το ρεύμα στο ο πυκνωτής είναι χαμηλός.

Επομένως, η τάση εξόδου του διαφοριστή θα είναι υψηλή όταν η τάση εισόδου Ein αλλάζει γρήγορα και θα είναι χαμηλή όταν το Ein αλλάζει αργά. Φυσικά, εάν το Ein είναι σταθερό, ανεξάρτητα από το επίπεδο, η τάση εξόδου του διαφοριστή θα είναι 0 V.

Επειδή ένας διαφοριστής παράγει μια σταθερή τάση εξόδου σε επίπεδο ανάλογο με τον ρυθμό μεταβολής της τάσης εισόδου, χρησιμοποιείται συχνά για τη δημιουργία ενός σήματος ελέγχου ρυθμού αλλαγής για μια διεργασία σε ηλεκτρονικούς ελεγκτές. Όταν χρησιμοποιείται, το κύκλωμα ελέγχου ταχύτητας παρέχει ένα σήμα ελέγχου που σχετίζεται άμεσα με τον ρυθμό μεταβολής της μεταβλητής διεργασίας. Εάν μια μεταβλητή διεργασίας αλλάξει γρήγορα, δημιουργείται ένα σήμα ελέγχου στον ελεγκτή υψηλό επίπεδο. Ασθενέστερα σήματα ελέγχου παράγονται όταν μια μεταβλητή παράμετρος διαδικασίας αλλάζει αργά.

Οι ελεγκτές ταχύτητας στους ηλεκτρονικούς ελεγκτές συνήθως αλλάζουν την τιμή του πυκνωτή στο κύκλωμα διαφοροποίησης. Η αλλαγή του μεγέθους του πυκνωτή επηρεάζει το επίπεδο της τάσης εξόδου που παράγεται σε μια δεδομένη τάση εισόδου. Επομένως, οι ηλεκτρονικοί ελεγκτές χρησιμοποιούν έλεγχο ταχύτητας για να διαφοροποιήσουν το «μέγεθος» της δράσης ελέγχου που παράγεται αυτή η αλλαγήμεταβλητή παράμετρος διαδικασίας.

Καλημέρα σε όλους. Σε ένα από τα άρθρα μου μίλησα για απλά κυκλώματα RC και την επίδραση στη διέλευση των σημάτων διάφορα σχήματαμέσα από αυτές τις αλυσίδες. Το σημερινό άρθρο θα συμπληρώσει κάπως το προηγούμενο στον τομέα των λειτουργικών ενισχυτών.

Ολοκληρωτής

Διάφοροι τύποι ολοκληρωτών χρησιμοποιούνται σε πολλά κυκλώματα, για παράδειγμα, σε ενεργά φίλτρα ή σε συστήματα αυτόματου ελέγχου για την ενσωμάτωση ενός σήματος σφάλματος.

Ένας απλός ολοκληρωτής RC έχει δύο σοβαρά μειονεκτήματα:

1. Όταν ένα σήμα διέρχεται από έναν απλό ολοκληρωτή RC, το σήμα εισόδου εξασθενεί.
2. Ο ολοκληρωτής RC έχει υψηλή σύνθετη αντίσταση εξόδου.

Ένας ολοκληρωτής που βασίζεται σε έναν op-amp δεν έχει αυτά τα μειονεκτήματα, επομένως στην πράξη χρησιμοποιείται πιο συχνά. Αποτελείται από op-amp DA1, αντίσταση εισόδου R1 και πυκνωτή C1, που παρέχει ανάδραση.

Η λειτουργία του ολοκληρωτή βασίζεται στο γεγονός ότι η είσοδος αναστροφής είναι γειωμένη, σύμφωνα με την αρχή του εικονικού βραχυκυκλώματος. Το ρεύμα εισόδου I BX ρέει μέσω της αντίστασης R1, την ίδια στιγμή, για να εξισορροπηθεί το σημείο μηδενικού δυναμικού, ο πυκνωτής θα φορτιστεί με ρεύμα της ίδιας τιμής I BX, αλλά με το αντίθετο πρόσημο. Ως αποτέλεσμα, θα σχηματιστεί μια τάση στην έξοδο του ολοκληρωτή, στην οποία ο πυκνωτής φορτίζεται από αυτό το ρεύμα. Η αντίσταση εισόδου του ολοκληρωτή θα είναι ίση με την αντίσταση της αντίστασης R1 και η αντίσταση εξόδου θα καθοριστεί από τις παραμέτρους του op-amp.

Βασικές σχέσεις ολοκληρωτή

Το κύριο μειονέκτημα ενός ολοκληρωτή op-amp είναι το φαινόμενο της μετατόπισης τάσης εξόδου. Η βάση αυτού του φαινομένου είναι ότι ο πυκνωτής C1, εκτός από τη φόρτιση, φορτίζεται από το ρεύμα εισόδου διαφορετικά ρεύματαδιαρροή και μετατόπιση op-amp. Συνέπεια αυτή η έλλειψηείναι η εμφάνιση μιας τάσης μετατόπισης στην έξοδο του κυκλώματος, η οποία μπορεί να οδηγήσει σε κορεσμό του op-amp.

Για να εξαλειφθεί αυτό το μειονέκτημα, μπορούν να χρησιμοποιηθούν τρεις μέθοδοι:

1. Χρήση op-amp με χαμηλή τάση μετατόπισης.
2. Εκφορτίζετε περιοδικά τον πυκνωτή.
3. Παράκαμψη πυκνωτή C1 αντίσταση RP.

Η εφαρμογή αυτών των μεθόδων φαίνεται στο παρακάτω σχήμα.

Η συμπερίληψη μιας αντίστασης LED R μεταξύ της γείωσης και της μη αναστροφής εισόδου σάς επιτρέπει να μειώσετε την τάση μετατόπισης εισόδου εξισορροπώντας την πτώση τάσης στις εισόδους op-amp, την τιμή R LED = R1||RP ή R LED = R1 (σε η απουσία RP).

Η τιμή της αντίστασης R P επιλέγεται από το γεγονός ότι η χρονική σταθερά R P C1 πρέπει να είναι σημαντικά μεγαλύτερη από την περίοδο ολοκλήρωσης, δηλαδή R1C1

Οι πυκνωτές που χρησιμοποιούνται στους ολοκληρωτές πρέπει να έχουν πολύ χαμηλό ρεύμα διαρροής, ειδικά εάν η συχνότητα ολοκλήρωσης είναι μερικά Hz.

Διαφοροποιητής

Ο διαφοριστής εκτελεί την αντίθετη λειτουργία από τον ολοκληρωτή, δηλαδή, στην έξοδο του διαφοριστή η τάση είναι ανάλογη με το ρυθμό μεταβολής της τάσης εισόδου. Ακριβώς όπως ο ολοκληρωτής, ο διαφοριστής χρησιμοποιείται ευρέως σε ενεργά φίλτρα και κυκλώματα αυτόματου ελέγχου. Ο διαφοριστής λαμβάνεται από τον ολοκληρωτή με εναλλαγή της αντίστασης και του πυκνωτή.

Ένας απλός διαφοριστής έχει δύο σημαντικές ελλείψεις: υψηλή αντίσταση εξόδου και εξασθένηση του σήματος εισόδου, επομένως δεν χρησιμοποιείται σχεδόν ποτέ στα σύγχρονα κυκλώματα. Για τη διαφοροποίηση των σημάτων, χρησιμοποιείται ένας διαφοριστής σε έναν ενισχυτή op-amp, που αποτελείται από έναν ενισχυτή op-amp DA1, έναν πυκνωτή εισόδου C1 και μια αντίσταση R1, μέσω του οποίου θετική Ανατροφοδότησηαπό την έξοδο του op-amp στην είσοδό του.

Όταν φθάνει ένα σήμα στην είσοδο του διαφοριστή, ο πυκνωτής C1 αρχίζει να φορτίζει με ρεύμα I BX, λόγω της αρχής του εικονικού κυκλώματος, ένα ρεύμα ίδιου μεγέθους θα ρέει μέσω της αντίστασης R1. Ως αποτέλεσμα, θα δημιουργηθεί μια τάση στην έξοδο op-amp ανάλογη με το ρυθμό μεταβολής της τάσης εισόδου.

Οι παράμετροι του διαφοροποιητή καθορίζονται από τις ακόλουθες εκφράσεις

Το κύριο μειονέκτημα ενός διαφοροποιητή op-amp είναι ότι υψηλές συχνότητεςτο κέρδος είναι μεγαλύτερο από χαμηλές συχνότητες. Επομένως, στις υψηλές συχνότητες υπάρχει σημαντική αύξηση του εγγενούς θορύβου των αντιστάσεων και ενεργά στοιχεία, επιπλέον, είναι δυνατή η διέγερση του διαφοροποιητή σε υψηλές συχνότητες.

Η λύση σε αυτό το πρόβλημα είναι να συμπεριλάβετε μια πρόσθετη αντίσταση στην είσοδο του διαφοροποιητή. Η αντίσταση της αντίστασης πρέπει να είναι αρκετές δεκάδες ohms (κατά μέσο όρο περίπου 50 ohms).

Η θεωρία είναι καλή, αλλά χωρίς Πρακτική εφαρμογηαυτά είναι απλά λόγια.