УСИЛИТЕЛЬ ОПЕРАЦИОННЫЙ, усилитель решающий

— моделирующая электрическая цепь с усилителем постоянного тока (УПТ) в качестве уравновешивающего устройства и многополюсником, формирующим определенную математическую операцию. На рис. 1 показана общая блок-схема У. о. с параллельной цепью обратной связи-. М — многополюсник; У — усилитель постоянного тока; , у — входные и выходная величины соответственно. УПТ должен удовлетворять следующим требованиям: 1) иметь высокий коэфф. усиления в рабочей полосе частот (от 103 до 108); 2) обладать малым дрейфом нулевого уровня, 3) иметь малое выходное (порядка единиц ом) и большое входное сопротивление (не менее единиц Мом).

1. Блок-схема операционного усилителя.

2. Схема операционного усилителя с многополюсником.

Частным случаем общей схемы является У. о.с многополюсником в виде звезды из двухполюсников (рис. 2), используемый для моделирования элементарных операций: умножение на постоянную величину, суммирование нескольких независимых переменных, интегрирование и дифференцирование по времени и др. Кроме того, такой У. о. можно использовать для решения дифф. ур-ний определенного вида и для осуществления некоторых функциональных преобразований. Выходное напряжение в операторной форме определяется как

где входная проводимость входа в операторной форме; операторное изображение входного напряжения; операторная проводимость цепи обратной связи; операторный коэфф. усиления УПТ при разомкнутой обратной связи, — число входов. Как видно из (1), ивых является суммой входных сигналов, каждый из которых умножается на передаточный коэфф., причем, последний легко определяется из (1), если положить при .

Отношение определяет требуемую матем. операцию по входу, которая выполнялась бы при наличии идеального УПТ, имеющего для всех частот.

Член определяет систематическую погрешность, обусловленную неидеальностью УПТ (конечностью коэфф. усиления и ограниченностью полосы пропускания). Чем больше и чем медленнее происходит его затухание с ростом частоты сигнала, тем. меньшую погрешность вносит УПТ. Пренебрегая вторым слагаемым квадратной скобки знаменателя в (1), получают идеализированное операторное ур-ние У. о., которое и используют при расчетах моделей. Выбирая конкретные двухполюсники (рис. 2), получают конкретные режимы работы, напр., при из имеем т. е. операцию умножения на величину; если число входов то если то что при переходе от изображений к оригиналам

дает т. е. У. о. в этом случае выполняет операцию интегрирования.

Важнейшей характеристикой У. о. является точность выполнения заданной матем. операции. Осн. причинами погрешности У. о., кроме указанных выше, являются дрейф нулевого уровня УПТ, конечность входного сопротивления и выходной проводимости его, отличие значений операционных резисторов и конденсаторов от расчетных, неточность задания входных напряжений, наличие паразитных параметров (емкость монтажа, сопротивление утечки операционных конденсаторов, паразитная емкость операционных резисторов и потенциометров установки коэфф.). Большинство из этих первичных источников погрешности У. о. носят случайный характер. Анализ полной погрешности У. о. с учетом всех перечисленных факторов представляет собой сложную задачу. Обычно рассматривают влияние указанных первичных ошибок на ошибку на выходе при воздействии некоторых стандартных сигналов (синусоидальный, ступенчатый) и по результатам такого анализа судят о точности. Приведенная погрешность выполнения операций У. о. современных аналоговых машин может принимать значения от сотых долей до нескольких процентов в зависимости от типа машины, выполняемой операции и точностных характеристик элементов У. о.

Лит.: Коган Б. Я. Электронные моделирующие устройства и их применение для исследования систем автоматического регулирования. М., 1963 [библиогр. с. 494—505]; Пухов Г. Е. Методы анализа и синтеза квазианалоговых электронных цепей. К., 1967 [библиогр. с. 560—564]; Полонников Д. Е. Широкополосные решающие (операционные) усилители. «Автоматика и телемеханика», 1960, т. 21, № 12; Вычислительная техника. Справочник. Пер. с англ., т. 1—2. М. Л., 1964; Корн Г., Корн Т. Электронные аналоговые и аналого-цифровые вычислительные машины. Пер. с англ., т. 1. М., 1967 [библиогр. с. 453—456]. И. Е. Ефимов.