Решающий усилитель

Определение "Решающий усилитель" в Большой Советской Энциклопедии

Структурная схема операционного усилителя

Решающий усилитель в аналоговых вычислительных машинах, комплексное устройство, состоящее из постоянного тока усилителя и внешних элементов, образующих цепь обратной связи, предназначен для выполнения некоторых математических операций над аналоговыми величинами (как, например, суммирование, интегрирование, дифференцирование, умножение на постоянные коэффициенты и др.). Отсюда собственно усилитель без цепи обратной связи получил название операционного усилителя (ОУ). Решающий усилитель могут быть пневматическими, гидравлическими, магнитными и др.; наиболее распространены электронные Решающий усилитель, в которых в качестве сигналов используется электрическое напряжение или ток.

Структурная схема решающего усилителя

При появлении на входах Решающий усилитель (рис. 1) одного или нескольких входных напряжений через входные сопротивления протекают токи l₁,..., I_т, суммирующиеся в точке Z на входе ОУ. Поскольку коэффициент усиления ОУ делают очень большим, напряжение в точке S практически равно 0. Благодаря этому . Но , …,, и поэтому . Отношение  определяет заданную математическую операцию по входу i. Если , то Решающий усилитель осуществляет алгебраическое суммирование входных напряжений. Если , причём Z_i и Z_oc - активные сопротивления, то суммирование осуществляется с одновременным умножением слагаемых на постоянные коэффициенты k_i. В случае включения в цепь обратной связи комплексных сопротивлений происходит более сложное преобразование входных сигналов во времени. Например, если Z_i - активные сопротивления (равные R_i), а цепь обратной связи образована ёмкостью C_oc, то , т. е. происходит интегрирование суммы входных напряжений по времени. При использовании в цепях обратной связи нелинейных сопротивлений Решающий усилитель позволяют выполнять нелинейные операции (возведение в степень, нахождение тригонометрических функций, перемножение и др.).

Погрешность при выполнении операций Решающий усилитель обусловлена неточностью номиналов элементов цепи обратной связи, их нестабильностью и неидеальностью ОУ. Погрешность тем меньше, чем больше коэффициент усиления k_y и входное сопротивление ОУ и чем меньше его выходное сопротивление. Значительное влияние на увеличение погрешности оказывают паразитный входной ток I_П, генерируемый ОУ, сдвиг нуля En и их нестабильность - дрейф во времени и при изменении температуры (см. Дрейф нулевого уровня), а также шумы. Динамическая погрешность Решающий усилитель тем меньше, чем шире полоса пропускания и больше частота среза f_CP (при которой k_y ~ 1), а также чем больше скорость нарастания U_вых.

Высококачественные ОУ обычно строят с несколькими параллельными каналами усиления (рис. 2). Такие ОУ обеспечивают k_y = 10⁸-10⁹, I_п = 10^-12-10^-10 а, E_n = 1-50 мкв, f_cp = 1-100 Мгц. ОУ с одним каналом усиления имеют k_y = 10^-11-10^-6, I_п = 10^-11-10^-6, f_cp = 1-20 Мгц.
 
  Лит.: Полонников Д. Е., Решающие усилители, М., 1973; Проектирование и применение операционных усилителей, пер. с англ., М., 1974.
  Д. Е. Полонников.

Uвх1,..., Uвхn - напряжения (сигналы) на входах решающего усилителя; Z1, ..., Zn - входные сопротивления; S - суммирующая точка; Zoc - сопротивление цепи обратной связи; Uвых - выходное напряжение (сигнал); ОУ - операционный усилитель." href="/a_pictures/18/10/288352876.jpg">Uвх1,..., Uвхn - напряжения (сигналы) на входах решающего усилителя; Z1, ..., Zn - входные сопротивления; S - суммирующая точка; Zoc - сопротивление цепи обратной связи; Uвых - выходное напряжение (сигнал); ОУ - операционный усилитель."http://uranium.atomistry.com/">Uвх1,..., Uвхn - напряжения (сигналы) на входах решающего усилителя; Z1, ..., Zn - входные сопротивления; S - суммирующая точка; Zoc - сопротивление цепи обратной связи; Uвых - выходное напряжение (сигнал); ОУ - операционный усилитель." src="a_pictures/18/10/th_288352876.jpg">
Рис. 1. Структурная схема решающего усилителя: Uвх1,..., Uвхn - напряжения (сигналы) на входах решающего усилителя; Z1, ..., Zn - входные сопротивления; S - суммирующая точка; Zoc - сопротивление цепи обратной связи; Uвых - выходное напряжение (сигнал); ОУ - операционный усилитель.