Запорожец  Издания 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 [ 95 ] 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193

Коэффициенты усиления ОУ без обратной связи обычно сильно отличаются друг от друга даже в пределах партии однотипных ОУ, причем изготовитель гарантирует, как правило, минимальное н лишь иногда максимальное значение Aql- Расхождения в зна-ченнях Аоь между отдельными образцами могут достигать отношения 3 i 1 и даже 10 i 1. Коэффициент усиления ОУ без обратной

Выходное напряжение \

VJat ~V+ - 1 В

Вез обратной связи

/ С обратной связью

Входное напряжение, v, -»-

Рис. 5.7. Передаточные характеристики; наклоны в случаях с обратной связью и без нее соответственно равны Aqi, и Aql-

связи сильно зависит от частоты входного сигнала и может меняться от 10* на низких частотах (от О до 10 Гц) вплоть до значений менее единицы на частотах несколько мегагерц. Кроме того, коэффициент усиления зависит от колебаний напряжения питания ОУ и температурных воздействий.

V, о


Рис. 5.8. Повторитель напряжения.

Замыкание петли отрицательной обратной связи приводит к относительной независимости коэффициента усиления от Аоь\ в этих условиях он зависит главным образом от параметров петлН обратной связи. В частности, в рассматриваемом случае Лег, = = 1 + RJRi. Поскольку отношение номиналов резисторов можно подобрать равным необходимому значению и обеспечить условия его относительной независимости от питаюших напряжений, тем-



пературы и частоты, использование отрицательной обратной связи позволяет получить не только точно установленное, но и стабильное значение коэффициента усиления.

На рис. 5.6 приведена схема неинвертирующего усилителя с коэффициентом усиления Acl =1 + RdRx- Интересная модификация этой схемы показана на рис. 5.8. Коэффициент усиления в данном случае равен +1. Схема носит название «повторитель напряжения», так как выходное напряжение ОУ в точности

Rs = 100k

-VAV-

v.(5)


Источник Иагрузна

Рис. 5.9. Применение вовторнтеля напряжения.

повторяет входное. Вначале может показаться, что такое включение ОУ бесполезно, поскольку коэффициент усиления равен единице. Однако повторитель напряжения имеет широкое практическое применение. Причина этого заключается в очень большом входном сопротивлении Zj и весьма малом выходном Zq. Такое свойство повторителя напряжения позволяет решить задачу согласования относительно низкоомной нагрузки с высокоомным источником сигнала без существенного уменьшения амплитуды сигнала. Иллюстрацией основного свойства повторителя напряжения может служить пример на рис. 5.9. На рис. 5.9, а источник сигнала с внутренним сопротивлением 100 кОм подключен к нагрузке с сопротивлением 100 Ом. Отношение выходного напряжения к входному равно VqIv = ЮО Ом/(100 Ом + 100 кОм) » 0.001, значит, выходное напряжение примерно в 1000 раз меньше входного. На рис. 5.9, б между источником и нагрузкой лючен повторитель напряжения. При Z; > 100 кОм и Zo С 100 Ом, что вполне осуществимо практически, получим Vq ~ и, следовательно, ослабление сигнала крайне мало. „На рис. 5.10, а показана другая простая схема включения ОУ.

Данной схемы напряжение на выходе Vq = АсьЩ = Уси 1 2, это инвертирующий усилитель с коэффициентом

ления -jjj раз подчеркнем, что коэффициент усиле-

""ч определи

10»

тется отношением сопротивлений и относительно



независим от коэффициента усиления без обратной связи. Отметим также, что усиление в обоих рассмотренных случаях неодинаково-для неинвертирующей схемы коэффициент усиления равен 1 4! -f R2/R1, а для инвертирующей -R2/R1.

Теперь обратимся к схеме на рис. 5.10, б. Коэффициент усиления напряжения V2 равен -R2/R1 (см. выше). Напряжение, воздействующее непосредственно на неинвертирующий вход ОУ, меньше из-за наличия делителя R, R2 и равно ViR2/{Ri -f R)\ Следовательно, часть выходного напряжения, определяемая воз-



а - 5

Рис. 5.10. а - инвертирующий усилитель; б - разностный усилитель.

действием v-, равна vq = ViR2l{Ri + R2) (1 + R2IR1) = и, (RJRi)-Результирующее выходное напряжение ОУ зависит от совместного воздействия как v, так и а-

Vo = v,R2/Ri - V2R2/R1 = (У1 - V2) R2/Ri- (5.5)

Из выражения (5.5) следует, что коэффициенты усиления но напряжению для входов Vl и V2 равны по величине, но противоположны по знаку. Схема на рис. 5.10, б носит название дифференциального усилителя, так как выходное напряжение - функция только дифференциального или разностного сигнала и нечувствительно к синфазному сигналу.

5.3.1, Теорема суперпозиции и мнимое заземление. Теорема суперпозиции и понятие мнимого заземления очень полезны при анализе схем включения ОУ. Для иллюстрации проведем анализ схемы на рис. 5.11. Для простоты предположим, что ОУ идеальный, с бесконечно большим коэффициентом усиления.

На основе теоремы суперпозиции сначала найдем части выходного напряжения от воздействия каждого входного напряжения в отдельности, а напряжения на других входах положим равным» нулю, затем найдем результирующее выходное напряжение ка к алгебраическую сумму всех отдельных частей. Предполагая действующим только Vl, получим вариант, показанный



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 [ 95 ] 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193