Електронні пристрої, що дозволяють обробляти електричні сигнали за правилами вищої математики – інтегрувати їх або диференціювати, називають відповідно інтегратором або диференціатором. Обидві ці функції досить затребувані в електронному приладобудуванні і дозволяють вирішувати багато практично значущі завдання, наприклад, виділяти сигнали або їх складові, накопичувати інформацію і зіставляти її і багато іншого.

Інтегратори сигналу

Визначення.

Пристрій, що виконує функцію інтегрування вхідного сигналу, називають інтегратором.

Схеми інтеграторів представлені на рис. 13.1-13.4.

Для ідеального інтегратора (рис. 13.1) можна записати:

Тоді

Для найпростішого інтегратора в зв’язку з тим, що початкова напруга зсуву на вході ОП змінюється за непередбачуваного закону, на виході інтегратора помітний дрейф вихідної напруги. Напруга на конденсаторі С1 безперервно зростає до тих пір, поки підсилювач не входить в насичення. Отже, для того, щоб повернути інтегратор в працездатний стан, необхідно розрядити конденсатор. Цю процедуру при інтегруванні імпульсних сигналів зазвичай перио-

Рис. 13.3. Схема інтегратора зі стабілізацією робочої точки

Рис. 13.4. Схема інтегратора на мікросхемі КР1407УД1

дически виробляють аналоговим ключем, підключеним паралельно конденсатору С1 і керованим короткими імпульсами від генератора скидання.

Для інтегрування сигналів синусоїдальної форми паралельно конденсатору С1 включають додатковий резистор щодо великого номіналу (R3 >> R2), рис. 13.3. Тим самим забезпечується зворотний зв’язок по постійному струму і відбувається стабілізація робочої точки, одночасно помітно стискається і частотний діапазон.

При подачі на вхід інтегратора імпульсу напруги прямокутної форми, рис. 13.3, вихідна напруга буде змінюватися як

У початковий момент часу або за умови R3Cl »i вихідна напруга буде наростати в часі по строго лінійним законом:

Практична схема інтегруючого підсилювача на основі широкосмугового ОУ КР1407УД1 наведена на рис. 13.4.

Визначення.

Пристрій, призначений для виконання операції, зворотної інтегруванню, а саме, що виконує функцію диференціювання вхідного сигналу, називають диференціатором.

Дифференциатора сигналу

Рис. Ί3.5. Схема дифференциатора і його перехідні характеристики

Схема класичного дифференциатора наведена на рис. 13.5. Провівши нескладні математичні перетворення, можна показати, що вихідна напруга дифференциатора, рис. 13.5, пропорційно швидкості зміни напруги вхідного сигналу:

Шустов М. А., Схемотехніка. 500 пристроїв на аналогових мікросхемах. – СПб .: Наука і Техніка, 2013. -352 с.