В реальных схемах выходное напряжение при нулевом напряжении на входе будет иметь тенденцию к постоянному дрейфу, достигая в конечном счете одного из пределов выходного напряжения усилителя. Этот эффект обусловлен сдвигом напряжения и током смещения усилителя, которые действуют

Фиг. 5.12. Интегратор на операционном усилителе, а-схема; б-формы сигналов иа входе и выходе

таким же образом, как и входной сигнал. Обычно желательно периодически разряжать конденсатор, изменяя полярность входного сигнала или кратковременно его закорачивая. Шунтировав конденсатор резистором с большим сопротивлением, мы увеличим стабильность схемы по постоянному току при некоторой потере функциональной точности.

Интегратор широко используется в аналоговых вычислительных машинах, свип-генераторах, таймерах, генераторах функций, интегрирующих цифровых вольтметрах, аналого-цифровых преобразователях и активных фильтрах.

Дифференциатор

На фиг. 5.13 показана несколько менее широко используемая схема - дифференциатор. Здесь по сравнению с интегратором резистор и конденсатор поменялись местами. Выходное

! I

1вых

Время

Время

Фиг. 5.13. Дифференциатор на операционном усилителе, с-схема; б-формы сигналов на входе и выходе.

напряжение теперь, как показано на фиг. 5 13,6, пропорционально скорости изменения входного напряжения

dfBx

:=-RC-

(5.25)

При синусоидальном напряжении на входе дифференциатор действует как фильтр верхних частот, коэффициент усиления

которого прямо пропорционален частоте входного сигнала. Одним из недостатков дифференциатора является то, что он, пропуская высокие частоты, подчеркивает шумы на выходе.

Логарифмические усилители

Используя в цепях, подключаемых к операционному усилителю, нелинейные сопротивления, такие, как диоды и варисторы, можно получать нелинейные функции.

Вольт-амперная характеристика диода (фиг. 5.14) показывает, что при малых токах он имеет очень большое динамическое сопротивление, а с увеличением тока его сопротивление

0,5 10 Напряжение V, В

Фиг. 5.14. Вольт-амперная характеристика типичного кремниевого диода.

уменьшается. В отобранных диодах эта характеристика довольно точно аппроксимирует экспоненциальную функцию при изменениях тока в диапазоне пяти декад.

Если диод ввести в инвертирующий усилитель вместо резистора обратной связи (фиг. 5.15), то получается схема, которая обладает большим коэффициентом усиления при малых уровнях выхода и малым коэффициентом усиления при высоких уровнях. Усилитель в таком включении аппроксимирует логарифмическую функцию

(5.26)

IsR

где /s и Л - параметры диода, рассмотренные в гл. 3.

Исключение входного резистора R, как показано на фиг. 5.16, приводит к созданию усилителя - преобразователя тока в напряжение с логарифмической характеристикой

(5.27)