Интегратор и дифференциатор на ОУ

Интегратором называется устройство, временная зависимость напряжения на выходе которого пропорциональна интегралу по времени входного напряжения. Его схема может быть выполнена по схеме инвертирующего усилителя при замене резистора в цепи обратной связи на конденсатор C, как показано на рис.3.9. Для узла “а” этой схемы выполняется условие (3.1), а поскольку ток в цепи обратной связи обусловлен зарядом конденсатора при подаче входного сигнала, соотношение, аналогичное (3.4), может быть представлено в виде

- C = . (3.14)

Откуда

u = - ,

где u - выходное напряжение при t = 0. Отсчет времени обычно ведется с момента поступления на вход интегратора сигнала. Если до этого времени напряжение на входе интегратора отсутствовало, u = 0.

u = - . (3.15)

Рис.3.9. Схема интегратора на ОУ

Таким образом, интегратор со схемой рис.3.9, наряду с изменением полярности сигнала, осуществляет изменение его вида: временная зависимость выходного сигнала представляет собой интеграл от временной зависимости входного сигнала. Это свойство используется для формирования импульсов специального вида. Например, для получения пилообразного импульса на вход интегратора необходимо подать прямоугольный импульс. Согласно соотношению (3.15), в течение длительности импульса τ выходное напряжение изменяется линейно

u_вых = - ,

а в конце импульса достигнет величины

U_вых = τ.

Наклон “пилы” определяется амплитудой и длительностью прямоугольного импульса, а также постоянной времени переходного процесса RC заряда конденсатора.

Если в схеме рис.3.9 поменять местами резистор и конденсатор, как показано на рис.3.10, то для узла «а» соотношение, аналогичное (3.14) будет иметь вид

(3.16)

Откуда

(3.17)

Следовательно, схема рис.3.10 осуществляет операцию дифференцирования. Устройство, на выходе которого напряжение пропорционально производной от напряжения на входе, называется дифференциатор.

Рис.3.10. Схема дифференциатора на ОУ