Практикум по курсу «Усилительные устройства», представлены теоретические сведения и основные характеристики оу, описание порядок выполнения лабораторных работ

Суммирующие схемы
К суммирующим схемам относятся сумматоры и схемы вычитания. Их можно использовать для решения алгебраических уравнений, а также для формирования пропорционального закона в системах регулирования.


Инвертирующий сумматор
Инвертирующий сумматор формирует алгебраическую сумму двух напряжений и меняет знак на обратный.
Схема алгебраического сумматора на два входа:

Рис. 2.1

Если Rвх ОУ достаточно велико и ток смещения пренебрежительно мал по сравнению с током обратной связи (ОС), то по закону Кирхгофа:
I1+ I2= Iос
Если коэффициент усиления без ОС также достаточно велик, так что Uд = 0, то
; ; ; R1= R2= Rос= R,
тогда
, U1+ U2= - Uвых или Uвых= -( U1+ U2).
Для n- входов
Uвых = - ( U1+ U2+ ... + Un) ,
где n- число входов.
Суммирующие схемы могут работать как при постоянных, так и при переменных напряжениях.
Суммирующая схема с масштабными коэффициентами.
Если отдельным входным напряжениям надо принять различные веса, то используется схема суммирования с масштабными коэффициентами.
Если ток смещения усилителя пренебрежительно мал, то согласно закону Кирхгофа
I1+ I2+ I3= Iос



Рис. 2.2

Если коэффициент усиления без ОС достаточно велик, так как Uд = 0, получим

; ; и ,
откуда

Решая это уравнение относительно Uвых получим
.
Для n-входов

Если в последней схеме положить
R1 = R2 = R3 = ... = Rnи Rос = ,
где n-число входов схемы, получим
.
Такая схема окажется схемой усреднения.
Схема сложения-вычитания.
Схема на два входа:

Рис. 2.3

Эта схема представляет собой обобщение схемы усилителя с дифференциальным входом. Общее выражение для выходного напряжения схемы сложения вычитания очень громоздкое, рассмотрим условия необходимые для правильной работы этой схемы.

Эти условия сводятся к тому, чтобы сумма коэффициентов усиления инвертирующей части схемы была равна сумме коэффициентов усиления ее неинвертирующей части. То есть инвертирующий и неинвертирующий коэффициенты усиления должны быть сбалансированы.
Символически это можно oбозначить следующим образом:

где m - число инвертирующих входов, n - число неинвертирующих входов.
Отсюда имеем:

Неинвертирующий сумматор.
Схема на два входа:

Рис. 2.4

В данной схеме Uвых = U1+ U2, если

; ; и Rос' = R1' = R2',
Можно также осуществить суммирование с весами, при этом обязательно соблюдение условия
,
где n - число входов.


Выводы
Таким образом:
Инвертирующий сумматор суммирует входные напряжения и инвертиpyeт результат.
Инвертирующая схема суммирует с масштабными коэффициентами - это вариант инвертирующего сумматора, в котором каждому входу придается собственный вес.
Схема усреднения - это еще один вариант инвертирующего сумматора. Выходное напряжение этой схемы paвно среднему арифметическому напряжений на ее выходах.
Схема сложения - вычитания может одновременно складывать и вычитать, то есть производить алгебраическое суммирование сигналов, но сумма ее инвертирующих коэффициентов усиления должна быть равна сумме неинвертирующих коэффициентов.
Неинвертирующий сумматор - это вариант схемы сложения-вычитания, в котором использованы только неинвертирующие входы.
Суммирующие схемы можно использовать при решении алгебраических уравнений и для построения пропорциональных регуляторов.