Лидеры

ID: 259041

Алексеев Владимир Николаевич

Мастер-Эксперт


ID: 401284

Михаил Александров

Советник


ID: 226425

Konstantin Shvetski

Модератор


ID: 137394

Megaloman

Мастер-Эксперт


ID: 401888

puporev

Профессор


ID: 400669

epimkin

Профессионал


ID: 405239

al4293189

4-й класс


8.13.11

14.01.2022

JS: 2.13.37
CSS: 4.8.5
jQuery: 3.6.0
DataForLocalStorage: 2022-01-17 19:27:11-standard


Консультация онлайн # 201911

Раздел: Электротехника и радиоэлектроника
Автор вопроса: Денис733 (Посетитель)
Дата: 13.12.2021, 18:04 Консультация закрыта
Поступило ответов: 0
Здравствуйте, уважаемые эксперты! Прошу вас ответить на следующий вопрос:
"Пояснить переходную характеристику интегратора на ОУ при подаче на него напряжения в виде скачка". Я пояснил переходную характеристику, мне нужно узнать, не допустил ли я где-то ошибку. Заранее спасибо!
У нас есть интегратор на ОУ с конденсатором в качестве обратной связи. На вход интегратора поступает напряжение в виде скачка. Далее представлена схема интегратора на ОУ и переходная характеристика.

На рисунке изображена переходная характеристика интегрирующего усилителя. Переходная характеристика усилителя – зависимость выходного сигнала (в данном случае, выходного напряжения) от времени при скачкообразном входном воздействии. Выходное напряжение, отмеченное пунктирной линией, соответствует идеальному интегрированию (возможно при идеальном ОУ), сплошная линия – реальное интегрирование.
Интегрирующий усилитель или же интегратор – устройство на основе ОУ, выходной сигнал которого пропорционален интегралу от входного. Если обратная связь, которой охвачен ОУ, образуется конденсатором, то схема выполняет математическую операцию интегрирования по времени. То есть, она действует как накопитель, в котором входной сигнал суммируется на заданном отрезке времени.
На вход подаётся неотрицательное напряжение, на выходе будет отрицательное напряжение. Это можно объяснить тем, что напряжение поступает на инвертирующий вход операционного усилителя. Неинвертирующий вход заземлен. Входной сигнал формируется через входной резистор R1.
Далее представлено соотношение, связывающее входное напряжение с выходным (принцип работы интегратора):

где R1C1=T – постоянная времени RC-цепи. Мы видим, что выходное напряжение зависит от сопротивления резистора R1 и от ёмкости C1. Чем меньше эти значения, тем быстрее конденсатор заряжается, тем больше выходное напряжение.
Если на входе интегрирующего усилителя появляется напряжение в виде скачка (как в случае рисунка), то напряжение на его выходе будет изменяться согласно выражению:

где Uвых0 – начальное напряжение (когда время t = 0) на выходе интегрального усилителя, а ?_э=K?_1=KR1C1 – эквивалентное значение постоянной времени RC-цепи. Напряжение изменяется по экспоненциальному закону.
Если t << ?э, то выходное напряжение находится так: . В этом случае, график выходного напряжения можно считать прямой (как на рисунке), так как этот участок экспоненты представляет из себя грубо говоря наклонную прямую (линейный график). При этом выходное напряжение не будет зависеть от коэффициента усиления.
Резистор ограничивает ток, протекающий через конденсатор. Чем меньше заряженных частиц за единицу времени прибывает в конденсатор, тем больше времени для заряда ему потребуется. Конденсатор разряжается после окончания подачи скачка напряжения.
Поскольку интегратор на операционном усилителе производит действия над напряжениями в течение некоторого времени, то результат его работы можно интерпретировать как сумму напряжений за некоторое время. Практически весь входной ток протекает через конденсатор С1.
Выходное напряжение формируется через конденсатор цепи обратной связи. Когда происходит скачок напряжения, конденсатор заряжается на величину, практически равную минус выходному напряжению (т.к. входное напряжение подаётся на инвертор). Именно конденсатор и делает схему интегрирующей.

Ответов еще не поступило.

Мини-форум консультации # 201911

Алексеев Владимир Николаевич

Мастер-Эксперт

ID: 259041

323316

= общий =    14.12.2021, 12:40
Вы спрашивали: "не допустил ли я где-то ошибку" - много ошибок возникло в процессе автоматического перекодирования Вашего текста из кодировки Юникод (вероятно источником текста был Word-документ) в кодировку Windows-1251, с которой работает устаревший "движок" сервера rfpro.ru . Эти ошибки Вы и я видим как неуместные знаки вопроса в Вашем тексте. Декодер сервера заменяет этими знаками буквы и символы, для которых не существует кодов в однобайтной кодировке Windows-1251 (греческие буквы, математические интегралы, радикалы, длинный пробел…).

Для страховки от этого глюка надо текст из Юникодового источника (Word-документ, любой современный сайт…) не отправлять сразу на rfpro.ru-сервер, а вставить сначала в Текстовый документ и попытаться Сохранить копию. Если Блокнот-редактор сообщит "Этот файл содержит текст в формате Юникод, который будет потерян, если вы сохраните этот файл как файл в формате ANSI. Чтобы сохранить данные в формате Юникод, нажмите кнопку "Отмена" и выберите один из вариантов сохранения в формате Юникод. Продолжить?" - Для управляемой замены надо принуди-сохранить в ANSI и пере-открыть докум (закрыть, потом открыть). В поиске "?"-символов Вы обнаружите порченные символы и замЕните их на подходящие ANSI-аналоги. Потренируйтесь, чтоб запомнилось на Будущее.

Если Вы получили текст из источника с кодировкой Windows1251, и Вам надо отправить его на rfpro-сервер + исправить несколько букв, тогда в заголовке ниже-абзаца "Пост в мини-форум" кликните справа большую белую кнопку "+" на зелёном фоне. Сервер покажет Вам Дополнительную панель форматирования. При наведении мышь-курсора на любую кнопку доп-панели всплывает подсказка.
ЗаменИте свои испорченные символы кодами из ДопПанели. Подробнее см "Использование BBCode" rfpro.ru/help/services#510 (Ссылка) .

По существу Вашего Вопроса : Я не обнаружил грубых ошибок в тексте Вашего Вопроса, кроме бессмысленного скачка вверх на верхнем графике Uвых(t) . Этот скачёк перечёркивает весь смысл интегратора, который основан на 2х законах:
1)Напряжение на инвертирующем входе ОУ ВСЕГДА равно нулю (кроме случаев, когда выходное напряжение ОУ упёрлось в предельное, и ОУ вышел из линейного режима).
2)Напряжение на конденсаторе НЕ может изменяться мгновенно!
Из этих 2х законов следует, что когда ОУ находится в линейном режиме, то скачков на выходе ОУ быть НЕ может в принципе! Исключение: когда в качестве ОУ применяется усилитель с коэффициентом усиления менее 20. Но уже не ОУ, а сильно устаревшая дешёвка.

В Вашем тексте есть неточности, которые я могу подредактировал на свой лад. Вы этого хотите?
Возможность оставлять сообщения в мини-форумах консультаций доступна только после входа в систему.
Воспользуйтесь кнопкой входа вверху страницы, если Вы зарегистрированы или пройдите простую процедуру регистрации на Портале.