В предыдущей статье мы описали основные схемы работы операционных усилителей, в этой статье рассмотрим работу интегратора и дифференциатора. Они отличаются тем, что результат их работы зависит от частоты подаваемого на вход сигнала.
Математическое описание этих систем достаточно сложно и сводится к решению дифференциальных уравнений, не очень сложных, но требующих уже лучшего знания математики. В этой статье мы не будем производить подробные расчеты, но, может быть, когда-то рассмотрим это в отдельной статье.
Интегратор на операционном усилителе
Эта схема получается путем добавления емкости в обратной связи.
Данная схема схожа со схемой инвертирующего усилителя с той лишь разницей, что наличие в цепи обратной связи конденсатора, приводит к тому, что работа системы зависит от частоты входного сигнала.
В работе интегратора можно наблюдать очень интересное свойство — переход между типами сигналов: прямоугольный входной сигнал переходит в треугольный, треугольный в синусоидальный…
Как мы уже ранее говорили, система ведет себя по-разному в зависимости от частоты. Частота влияет на усиление, расчет которого можно выполнить по следующей формуле:
Стоит ненадолго задуматься над этой формулой. Наша переменная здесь ω = 2πf увеличивается с увеличением частоты, а значит, чем выше частота, тем усиление (k) меньше. Именно по этой причине интегратор может работать как активный фильтр нижних частот.
Дифференциатор на операционном усилителе
Что касается дифференциатора, то тут ситуация обратная — на входе есть конденсатор, а в цепи обратной связи установлен резистор.
Как указывает само название, схема усилителя работает на различиях, его коэффициент усиления тем больше, чем быстрее изменяется сигнал. Это свойство дифференциатора позволяет строить активные фильтры высоких частот.
Расчет коэффициента усиления (k) дифференциатора можно выполнить по следующей формуле:
Это формула обратная формуле интегратора, k растет (в отрицательном направлении) с увеличением частоты.
