Суммирующая схема на операционном усилителе

Суммирующая схема на операционном усилителе представлена на чертеже 1. Здесь используется инвертирующее включение ОУ, поэтому каждый из входных сигналов масштабируется и меняет свой знак на выходе. Поскольку схема линейна, выходной сигнал, в соответствии с принципом суперпозиции, определяет формула:

$U_2=-(R_2/R_{1.1}·U_{1.1}+R_2/R_{1.2}·U_{1.2}+R_2/R_{1.3}·U_{1.3}+R_2/R_{1.4}·U_{1.4})$

Запустите вычислительный эксперимент для модели, представленной на чертеже 1. Убедитесь в том, что в соответствии с принципом суперпозиции и рядом Фурье из совокупности сигналов синусоидальной формы, на выходе суммирующей схемы получается сигнал, чья форма близка к треугольной.

                                                              Таблица 1
Коэффициенты ряда Фурье для синтеза сигнала треугольной формы:
1 Гц 1 В;  3 Гц -111 мВ;  5 Гц  40 мВ;  7 Гц -20 мВ;  9 Гц  12 мВ;  ...

Коэффициенты ряда Фурье для синтеза меандра (прямоугольная форма):
1 Гц 1 В;  3 Гц  333 мВ;  5 Гц 200 мВ;  7 Гц 143 мВ;  9 Гц 111 мВ;  ...

В таблице 1 представлены коэффициенты ряда Фурье для синтеза меандра. Поменяйте амплитуды входных сигналов. Запустите вычислительный эксперимент. Проверьте форму выходного сигнала.

Суммирующая схема на операционном усилителе

Напомним, что у любой линейной схемы на ОУ разность потенциалов между входами последнего стремиться к нулю. Сделайте копию одного из входных сопротивлений и включите его между входами (это удобно сделать в правой верхней области чертежа; собирая схему, используйте условное графическое обозначение заземления). По сути, вы приступили к созданию входа для пятого сигнала. Который, в данном состоянии модели, равен нулю. Запустите вычислительный эксперимент. Убедитесь в том, что сигнал на выходе не измениться.

Завершите процесс построения пятого входа для схемы. Добавленному генератору синусоидальной формы установите параметры девятой гармоники меандра. Её вклад не очень значительный, но все же вы должны увидеть, что форма выходного сигнала стала ближе к меандру.

Коэффициент усиления для каждого из входов суммирующей схемы может быть разным. Рекомендуется не проектировать схемы, в которых кратность коэффициентов усиления превышает 30 раз. Но, все же, ознакомьтесь с подобным решением. Установите единичную амплитуду для всех синусоидальных генераторов. Измените номиналы входных сопротивлений, руководствуясь рядом Фурье для меандра: 10к/1, 10к/0.333, 10к/0.2, и т.д. Убедитесь в работоспособности схемы.

2.04.2015