Операционные усилители

В связи с вышеизложенным был разработан и изготовлен по-тенциостат, предназначенный для поляризации образцов в течение всего опыта. Его принципиальная схема приведена на рис. 37. По-тенциостат был построен по наиболее распространенной схеме дифференциального усилителя [17]. Он состоит из источника опорного напряжения (стабилитрон VD1), дифференциального усилителя (операционный усилитель DA1) и усилителя мощности (транзисторы VT2 и VT3). Рабочий ток стабилитрона задается источником тока на полевом транзисторе VT2 и резисторе R3. С движков многооборотных потенциометров R1 и R5 типа СТТ5-1В

ОПЕРАЦИОННЫЙ УСИЛИТЕЛЬ В В Ы -

ОПЕРАЦИОННЫЙ УСИЛИТЕЛЬ в аналоговой вычислительной технике — реша.ющий усилитель без цепей обратной связи.

Аналоговое запоминающее устройство (рис. 78), состоящее из двух операционных усилителей 1 и 2, находящихся поочередно в режиме «память» или «ввод информации», работает следующим образом. Переменное во времени напряжение Ux, подлежащее запоминанию, поступает на входы начальных условий а, Ь — операционных усилителей 1 и 2. При указанных на рис. 78 положениях контактов / РНУ*1 и 1 РНУ-2 операционный усилитель 1 работает в режиме «ввод информации» и напряжение на его вы-

ходе, а также на конденсаторе С1 = -~ Ux. Одновременно операционный усилитель 2 находится в режиме «память», а заряжен-

При подаче на обмотку реле Р управляющего напряжения Uy контакты IP, 2P, 1РНУ-1, 1РНУ-2 одновременно переключаются в противоположные состояния; операционный усилитель 2 переходит в режим «ввод информации», а усилитель / — -в режим «память», и на выходе запоминающего устройства получаем за-

Из соотношений (7.66) и (7.64) следует, что за пределом упругости г/см = г/см, а г/см, определяемое из характеристики О'А'В', в упругой области равно нулю, так как у = R' (у), /С{ = 1 и удовлетворяет отмеченному выше требованию. Блок-схема формирования нелинейной диаграммы деформирования на АВМ ЭМУ-10 показана на рис. 81. Операционные усилители 1, 2 и функциональные преобразователи ФП1, ФП2 являются частью электронной модели исследуемой динамической системы (см. рис. 82), а операционный усилитель 3 и блок памяти БП служат для формирования величины усм с последующим ее запоминанием. Схема работает следующим образом. В области упругих колебаний системы (7.62) сигнал на выходе усилителя 3 и соответственно на выходе БП равен нулю, г/?м = 0; на входы функциональных преобразователей поступает (сформированная в предыдущих блоках электронной модели исследуемой системы) искомая величина ( — У (0)> а смещения начала координат нелинейных характеристик отсутствуют. При переходе за предел упругости на выходе усилителя 3 начинает формироваться напряжение, пропорцио-

Точность решения поставленной задачи во многом зависит от чувствительности реле Р1, так как оно является исходным управляющим элементом для всей схемы. Для повышения чувствительности реле Р1 в схему введен операционный усилитель 9, который вначале усиливает напряжение, пропорциональное у, а затем ограничивает последнее до значения надежного срабатывания реле PL Включение по такой схеме (см. рис. 82) обеспечивает срабатывание реле Р1 для величины напряжения ±0,04 В. Если учесть, что машинная единица равна ± 100 В, то ошибка, вносимая от переключения реле Р1 в процессе решения задачи (7.63), существенно не превышает стандарта ошибки точности, предъявляемой к АВМ [для АВМ ЭМУ-10 он равен ±(3-н4 %) ], и, следовательно, ею практически можно пренебречь.

Блок-схема электронной модели системы с выключающимися связями и учетом указанной выше особенности показана на рис. 88, б. В исходном состоянии все контакты реле Р1—РЗ находятся в указанных на рис. 102, б положениях. При подаче на вход системы (операционный усилитель /) внешнего возмущения U(t) на выходе операционного усилителя 4 получим движение начальной системы (Q2 (у, t) = fic). Если перемещение у (t) достигнет определенного (заданного) значения ур (независимо от его знака), то срабатывает поляризованное реле Р1, которое своим контактом 1Р1 подает питание на обмотку реле Р2; последнее срабатывает и блокирует себя контактом ЗР2. Уровень напря-308

На рис. 91 приведена блок-схема для решения системы уравнений (7.73). Основными решающими элементами являются операционные усилители /—7 и функциональные преобразователи ФП1, ФП2, предназначенные для формирования нелинейной восстанавливающей силы R (у). Остальные элементы схемы предназначены для осуществления тех логических операций, которые вытекают из свойств и характера исследуемой системы. Усилители 8—10. служат для формирования аналоговой динамической памяти: формирования и хранения остаточных деформаций системы и для подачи последних на входы функциональных преобразователей (через усилитель 6), где происходит смещение начала координат нелинейной характеристики системы [см. выше описание формирования функции R (у)]. Реле РО и РЯУ задают режимы работы блока памяти («Ввод информации» — «Память»). Когда Р01 и РЯУУ обесточены, операционный усилитель 9 работает в режиме «Память», а 10 — в режиме «Ввод информации». Эти режимы меняются на противоположные, когда обесточены реле Р02 и РЯУ2.

Общими элементами рассматриваемых схем являются потен-циометрический датчик сигналов 1, операционный усилитель 2 и управляющая обмотка 3 моментного датчика.

В аналоговых СПУ информация задается в виде потенциалов. В качестве элементной базы в таких системах используются решающие и операционные усилители постоянного тока.

Основными элементами АВМ являются решающие блоки—операционные усилители (ОУ). На рис. 14.21, а в виде треугольника изображен электронный усилитель с высоким коэффициентом усиления к (порядка Ю5).

Рис. 14.21. Решающие блоки АВМ — операционные усилители жение U в выходное—K.U. Работу схемы описывает уравнение

ИИ — источник излучения; Д — детектор; У, ... У4 — операционные усилители; БОС — блок обратной связи; БД — блок , дискриминаторов; ВВП— блок высоковольтного питания

Схема моделирования соударения масс (рис. 105) включает [48]: операционные усилители 1 и 3, работающие в режиме интегрирования; блоки постоянных коэффициентов а,ц (i, / = 1, 2); операционные усилители 2 и 4, работающие в режиме суммирования, на выходе которых подключены емкости с12, с22, равные соответственно емкостям си, с21; переключающее устройство (не показанное на схеме). В момент соударения масс переключающее устройство взаимно заменяет емкости сп и с12, с21 и с22, что обеспечивает после каждого соударения начальные условия для интегрирующих усилителей согласно (52.13). Момент удара определяет переключающее устройство, отражающее соответствующие связи в системе.

Из соотношений (7.66) и (7.64) следует, что за пределом упругости г/см = г/см, а г/см, определяемое из характеристики О'А'В', в упругой области равно нулю, так как у = R' (у), /С{ = 1 и удовлетворяет отмеченному выше требованию. Блок-схема формирования нелинейной диаграммы деформирования на АВМ ЭМУ-10 показана на рис. 81. Операционные усилители 1, 2 и функциональные преобразователи ФП1, ФП2 являются частью электронной модели исследуемой динамической системы (см. рис. 82), а операционный усилитель 3 и блок памяти БП служат для формирования величины усм с последующим ее запоминанием. Схема работает следующим образом. В области упругих колебаний системы (7.62) сигнал на выходе усилителя 3 и соответственно на выходе БП равен нулю, г/?м = 0; на входы функциональных преобразователей поступает (сформированная в предыдущих блоках электронной модели исследуемой системы) искомая величина ( — У (0)> а смещения начала координат нелинейных характеристик отсутствуют. При переходе за предел упругости на выходе усилителя 3 начинает формироваться напряжение, пропорцио-

На рис. 91 приведена блок-схема для решения системы уравнений (7.73). Основными решающими элементами являются операционные усилители /—7 и функциональные преобразователи ФП1, ФП2, предназначенные для формирования нелинейной восстанавливающей силы R (у). Остальные элементы схемы предназначены для осуществления тех логических операций, которые вытекают из свойств и характера исследуемой системы. Усилители 8—10. служат для формирования аналоговой динамической памяти: формирования и хранения остаточных деформаций системы и для подачи последних на входы функциональных преобразователей (через усилитель 6), где происходит смещение начала координат нелинейной характеристики системы [см. выше описание формирования функции R (у)]. Реле РО и РЯУ задают режимы работы блока памяти («Ввод информации» — «Память»). Когда Р01 и РЯУУ обесточены, операционный усилитель 9 работает в режиме «Память», а 10 — в режиме «Ввод информации». Эти режимы меняются на противоположные, когда обесточены реле Р02 и РЯУ2.

Передаточная функция (5) может быть реализована методами аналогового моделирования дробно-рациональных передаточных функций [4 — 6] с использованием интеграторов, сумматоров и масштабных усилителей, в которых в качестве активных элементов используются операционные усилители.

В течение подготовитзльчого такта работы установки срабатывает реле Р 2 и замыкается контакты 2-Ы и второй ряд искятэ-ля К1, на, входи йкеетромеханических интеграторов поступают сигналы рассогласовывания, и они приводятся в исходное положение, В то время, когда подвижная щетка яскйтёля И! находится на ламелях б - 1Ь, операционные усилители АБМ.переводятся в режим инерционных звеньев, на нходы которых поступают напряжения с генератора шума. В момент размыкания очередного контента соответствующие инерционные звенья переводятся в ре-этш интеграторов; на интеграторах сохраняются игновенине яна~ чения случайных напряжений, пропорциональнке случайны» нэчлль-ним значениям параметров комплектующих элементов.

ными усилителями и регулируемыми источниками питания [29], [61], [831. Операционные усилители осуществляют требуемые математические соотношения между выбранными машинными переменными, соответствующими решаемой задаче. Запись напряжений в модели производится с помощью миллиамперметров и осциллографов.

Весьма перспективными устройствами для динамических измерений с емкостными и индуктивными датчиками являются приборы, в которых используются операционные усилители. Рассмотрим две схемы включения датчиков в операционный усилитель.