Аналогові пристрої додавання і віднімання

Главная » Каталог статей » Статьи на украинском » АЦП та аналогова техніка » Аналогові пристрої додавання і віднімання

Принцип побудови аналогових пристроїв для операції додавання та віднімання.

Пристрої, що здійснюють підсумовування створені для відтворення рівняння виду:

clip_image002 В електричних параметрах ця формула має вигляд: clip_image004

Декілька змінних в часі напруг можна підсумувати за допомогою паралельних чи послідовних пасивних підсумовуючих електричних ланцюгів. Схема пасивних підсумовуюч. електричн. ланцюгів показана на рис. 1.

clip_image006

Тут e1(t); e2(t);…; en(t) — незалежні змінні вхідні сигнали; r1, r2,…, rn — внутрішні опори джерел вхідних напруг; R1, R2,…,Rn — резистори, які мають в загальному випадку різні номінали опорів. Реактивні елементи (конденсатори і індуктивності) в пасивних ланцюгах застосовуються не часто, так як вони вносять додаткову помилку в вигляді зсуву фаз діючих напруг і струмів.

Для зпрощення складання рівняння схеми позначимо провідності відповідного ланцюга і навантаження: Gj = 1/(Rj + rj) і Gн=1/Rн.

В відповідності з законом Кірхгофа сума струмів, протікаючи в паралельних ланцюгах, рівна струму, протікаю чому через опори навантаження:

[e1(t) – u(t)]G1+[ e2(t) – u(t)]G2 +…+[ en(t) – u(t)]Gn=u(t)Gн

Звідки clip_image008 (1)

Приймаємо провідності усіх ланцюгів рівними між собою (G1=G2= …=Gn=G) і коефіцієнт навантаження схеми λ= Gн/ G , запишемо (1) в вигляді

clip_image010 (2)

Де K=1/(n+λ) — коефіцієнт передачі схеми.

clip_image012

Схема послідовного пасивного сумуючого ланцюга показана на рис. 2. струм, що протікає в ланцюгу: clip_image014

Вихідна напруга, яку знімають з опору навантаження

clip_image016

Приймаємо r1=r2=…=r і коефіцієнт навантаження λ=r/ Rн отримаємо формулу, аналогічну (2): clip_image018

Пасивні ланцюги здійснюють операцію підсумовування з точністю, визначеною похибкою задання вхідних сигналів і похибкою елементів схеми. Недолік таких схем – залежність результата підсумовування від числа доданків і опора навантаження, що входить в коефіцієнт λ. Це сильно обмежує можливість варіювання коефіцієнтами передачі схеми по кожному входу. Тому пасивні елементи підсумовуючих ланцюгів застосовують в відповідальних обчислювальних пристроях. Вказані недоліки усуваються з використанням активних елементів — підсилювачі.

Точність операції підсумовування визначається похибками, які створюються із-за кінцевого значення коефіцієнта підсилення ОП, дрейфа нуля ОП, не точностей виготовлення резисторів, вхідного струму ОП і динамічними похибками.

В техніці аналогових інтегральних схем широко використовують схему диференціального підсилювального каскада. При його використанні в ОП підвищується точність і стабільність роботи підсилювача. Технологія інтегральних схем дозволяє отримати пару транзисторів на одній під ложці з узгодженими характеристиками. Це знімає необхідність регулювання і симетріювання в діапазоні зміни температури і інших зовнішніх впливів.

clip_image020

Розглянемо пристрій для віднімання. Для схеми показанній на рис.5, справедливі відношення: clip_image022 (3)

clip_image024 (4)

Враховуючи, що u- =u+ і вирішуючи (4) відносно вихідної напруги, отримаємо

clip_image026 (5)

Якщо виконати рівності, R0=R1 i R2=R1 то віхідна напруга пристрою віднімання:

u(t)=e2(t)—e1(t) (6)

Схема рис.5. може підсилювати різницю вхідних напруг.

u(t)=K[e2(t) – e1(t)], (8)

Де K= R0/R1= R2/R1 — коефіцієнт підсилення.

Оставьте комментарий к статье