ром Ci и совокупностью сопротивлений, включая сопротивление обмотки измерителя. В качестве Ci можно использовать электролитический конденсатор, хотя это и противоречит данному ранее совету. Дело в том, что емкость его должна составлять величину от нескольких десятков до нескольких сотен микрофарад, а сам он является не единственным элементом, участвующим в процессе интегрирования. Он служит в основном для демпфирования.

Дифференцирующие схемы

Дифференцирующая схема - это такая схема, напряжение яа выходе которой пропорционально скорости изменения входного сигнала. Следовательно, для сигнала постоянного тока напряжение на выходе дифференцирующей схемы равно нулю, так как входной сигнал не изменяется. Итак, выход дифференцирующей схемы представляет собой производную входной функции. На рис. 9.4 показана простая дифференцирующая схема.

Дифференцирующая схема используется также в качестве ч})ильтра верхних частот, причем частота среза определяется уравнением (9.2). Здесь мы опять сталкиваемся с тем, что свойства схемы, в данном случае дифференцирующей, зависят от -частоты. Постоянная времени цепи, образованной элементами R\ и Ci, должна иметь небольшое значение по сравнению с периодом входного сигнала. Период определяется соотношением T = l/f, но иногда приходится использовать другие параметры сигнала. Например, иногда важным параметром является время нарастания импульса. В любом случае, как правило, имеет смысл подбирать постоянную времени дифференцирующей схемы так, чтобы она составляла примерно одну десятую часть интервала времени, характеризующего входной сигнал.

На рис. 9.5 показана активная дифференцирующая схема. Операционный усилитель здесь выступает в качестве активного элемента - источника тока. Обратите внимание, что в этой схе-ме по сравнению со схемой активного интегратора, которую мы

"Рис. 9.5. Активная дифференцирующая схема на основе операционного усилителя.

рассмотрели выше, элементы Ri и Ci поменялись местами. Это поможет понять одно очень полезное для конструирования электронной аппаратуры свойство.

Из дифференциального и интегрального исчислений нам известно, что интеграл от производной функции есть сама эта функция. Аналогично дифференциал интеграла функции есть также сама функция. Следовательно, можно сделать вывод, что интегрирование и дифференцирование взаимно дополняют друг друга. Если пропустить сигнал сначала через интегратор, а затем через дифференцируюпдую схему, то теоретически он должен остаться неизменным. Как вы узнаете из следующей главы (посвященной датчикам), это свойство может очень пригодиться, когда нужную информацию получить трудно, а соответствующий интеграл или производную получить легко.

Пиковые детекторы

Пиковый детектор -это такая схема, напряжение на выходе которой равно или по крайней мере пропорционально наибольшему пиковому напряжению входного сигнала.

Пример схемы запоминания пиков или пикового детектора приведен на рис. 9.6. Операционный усилитель Yi в основном выполняет функции буфера, он включен по схеме неинвертирующего повторителя с единичным коэффициентом усиления. Напряжение с выхода операционного усилителя Yi используется для заряда конденсатора d. Так как выходной каскад представляет собой еще один усилитель с единичным коэффициентом усиления, то выходное напряжение будет примерно равно напряжению на Ci.

Назначение диода Д1 состоит в том, чтобы предотвратить разряд конденсатора Ci через выход усилителя Уь обладающий малым импедансом. Диод Дх обязательно должен быть крем-

Рис. 9.6. Пиковый детектор (устройство запоминания пиковых значений) на основе операционного усилителя.

ниевым, его следует подобрать или по паспортным данным, или вручную, так как он должен обладать очень большим обратным сопротивлением. Иногда усилитель Уь диод Д: и еще один высококачественный диод, подобный диоду Дь используют для создания схемы активного прецизионного, или «идеального», выпрямителя.

Одна из первостепенных проблем, связанных с рассматриваемой схемой, состоит в падении выходного напряжения, и это не вызывает особого удивления, так как схема очень похожа на описанный выше интегратор. Падение напряжения связано с частичным разрядом конденсатора Ci из-за трех основных причин: утечки Дь конечного импеданса усилителя Уг и утечки конденсатора Ci. Бороться с этими явлениями здесь нужно так же, как в схеме интегратора. Мы обсудили этот вопрос раньше в этой главе.

Пиковый детектор, показанный на рис. 9.6, отслеживает только пики положительного входного сигнала. Это связано с разрешенным направлением протекания тока через диод Дь Для того чтобы отслеживались отрицательные пики, в схеме нужно произвести одну из двух замен: изменить направление диода Д1 или сделать усилитель У] инвертирующим. Можно также перед усилителем У1 включить инвертирующий повторитель.

Напряжение на конденсаторе Ci в действительности немного меньше фактического входного напряжения. Различие обусловлено обычным падением напряжения на кремниевом диоде, составляющим примерно 0,7 В, из-за которого и возникает небольшая ошибка. Ее можно уменьшить, если выполнить входной каскад в виде идеального прецизионного выпрямителя или если подать на У: небольшое напряжение смещения по постоянному току для компенсации ошибки. Первый из этих двух способов лучше.

В некоторых приборах необходимо вырабатывать логический уровень всякий раз, когда устанавливается новое пиковое значение. Для этой цели можно использовать компаратор на основе операционного усилителя (гл. 3). Один вход компаратора подключается к Евых, а другой - к £вх.

В качестве примера рассмотрим схему, отслеживающую положительные пики, подобную той, которая показана на рис. 9.6. Пусть компаратор подключен так, как показано на рис. 9.7, а. В этом случае выходное напряжение пикового детектора подается на инвертирующий вход компаратора, а входное напряжение- на неинвертирующий вход. Напряжение Еа - это потенциал выхода компаратора, а Ев - потенциал выхода схемы.

Выходное напряжение компаратора может изменяться от максимального отрицательного значения до максимального положительного значения, в зависимости от полярности входного сигнала. Конечно, в связи с чрезвычайно высоким значением коэффициента усиления разность входных напряжений, требующаяся