ოპ-ამპის ინტეგრატორი: წრედი, რომელიც აკეთებს მათემატიკურ ინტეგრაციას

რა არის ოპ-ამპის ინტეგრატორი?

ოპ-ამპის ინტეგრატორი არის სქემა, რომელიც იყენებს ოპერაციულ ამპლიფიკატორს (ოპ-ამპს) და კონდენსატორს მათემატიკური ინტეგრირების ოპერაციის შესრულებისთვის. ინტეგრირება არის პროცესი, რომელიც განსაზღვრავს კურვის ან ფუნქციის ქვეშ მდებარე ფართობს დროს მიხედვით. ოპ-ამპის ინტეგრატორი წარმოქმნის გამოსახულების დენს, რომელიც არის პროპორციული შესავალი დენის უარყოფით ინტეგრალს, ანუ გამოსახულების დენი იცვლება შესავალი დენის ხანგრძლივობისა და ამპლიტუდის მიხედვით.

ოპ-ამპის ინტეგრატორი შეიძლება გამოიყენოს სხვადასხვა მიზნებისთვის, როგორიცაა ანალოგ-ციფრული კონვერტორები (ADC), ანალოგური კომპიუტერები და ტალანის ფორმირების სქემები. მაგალითად, ოპ-ამპის ინტეგრატორი შეიძლება გადაიყვანოს კვადრატული ტალანის შესავალი ტრიანგულარული ტალანის გამოსახულებად, ან სინუსოიდური ტალანის შესავალი კოსინუსური ტალანის გამოსახულებად.

როგორ იმუშავებს ოპ-ამპის ინტეგრატორი?

ოპ-ამპის ინტეგრატორი დაფუძნებულია ინვერტირებული ამპლიფიკატორის კონფიგურაციაზე, სადაც უკუდარავი რეზისტორი ჩანაცვლებულია კონდენსატორით. კონდენსატორი არის სიხშირეზე დამოკიდებული ელემენტი, რომელიც აiliki რეაქტიულობას (Xc), რომელიც იცვლება შესაბამისად შესავალი სიგნალის სიხშირის (f) შესაბამისად. კონდენსატორის რეაქტიულობა გამოითვლება შემდეგი ფორმულით:

სადაც C არის კონდენსატორის კაპაციტურობა.

ოპ-ამპის ინტეგრატორის სქემა შემდეგია:

შესავალი დენი (Vin) გადახვევადია ამპლიფიკატორის ინვერტირებული შესაბამის ტერმინალზე რეზისტორის (Rin) შემდეგ. არაინვერტირებული შესაბამის ტერმინალი დაკავშირებულია დენის ნულის სიდიდეს, რითაც შექმნის ვირტუალურ დენის ნულს ინვერტირებულ შესაბამის ტერმინალზე ასევე. გამოსახულების დენი (Vout) არის ამპლიფიკატორის გამოსახულების ტერმინალიდან და დაკავშირებულია კონდენსატორის (C) უკუდარავ წრედში.

ოპ-ამპის ინტეგრატორის მუშაობის პრინციპი შესაძლებელია ახსნათ კირხჰოფის დენის კანონის (KCL) გამოყენებით კვადრატულ 1-ზე, რომელიც არის Rin, C და ინვერტირებული შესაბამის ტერმინალის ჯაჭვი. რადგან არ არსებობს დენი, რომელიც შედის ან გადის ამპლიფიკატორის ტერმინალების შემდეგ, შეგვიძლია ჩავწეროთ:

შემდეგ შემარტივებით და რეგულირებით ვიღებთ:

ეს განტოლება ჩვენს არადენს, რომ გამოსახულების დენი პროპორციულია შესავალი დენის უარყოფით დერივატივას. დროის ფუნქციის გამოსახულების დენის პოვნაში, ჩვენ უნდა ინტეგრიროთ განტოლების ორივე მხარე:

სადაც V0 არის დაწყების გამოსახულების დენი t = 0-ზე.

ეს განტოლება ჩვენს არადენს, რომ გამოსახულების დენი პროპორციულია შესავალი დენის უარყოფით ინტეგრალს და მუდმივას. მუდმივა V0 დამოკიდებულია კონდენსატორის დაწყების პირობებზე და შეიძლება დარჩენით განაცვლოს დენის ნაწილად წყაროს ან კონდენსატორის სერიით დაკავშირებული პოტენციომეტრით.

რა არის რამდენიმე მახასიათებელი და შეზღუდვა ოპ-ამპის ინტეგრატორისთვის?

იდეალური ოპ-ამპის ინტეგრატორი არის უსასრულო განახლება და სიხშირის შეზღუდვა, რაც ნიშნავს, რომ ის შეიძლება ინტეგრიროს ნებისმიერი შესავალი სიგნალი ნებისმიერი სიხშირით და ამპლიტუდით გარეშე დეფორმაციის და დამცირების გარეშე. თუმცა, ნამდვილობაში, არსებობს ზოგიერთი ფაქტორი, რომელიც შეზღუდავს ოპ-ამპის ინტეგრატორის მუშაობას და სიზუსტეს, როგორიცაა:

• ოპ-ამპის მახასიათებლები: თავად ამპლიფიკატორი აქვს სასრული განახლება, სიხშირის შეზღუდვა, შესაბამისი დენის შეზღუდვა, გამოსახულების დენის შეზღუდვა, დენის ნულის დენი, ბიასის დენი, ხმა, და ა.შ. ეს პარამეტრები არის გამოსახულების დენზე და შეიტაცებენ შეცდომებს და დევიაციებს იდეალური ქცევიდან.

• კონდენსატორის ლეაქი: უკუდარავ წრედში კონდენსატორი აქვს რამდენიმე ლეაქი რეზისტორი, რომელიც შეიძლება დატოვოს პატარა დენი, რაც იწვევს მის დეშარჯირებას დროს. ეს შემცირებს ინტეგრაციის ეფექტს და იწვევს გამოსახულების დენის