 |
 |
 |
 |
Пример 5.1
Для схемы фиг. 5.3, а определите амплитудные значения на--пряжений сигнала частотой 1000 Гц и шумов частотой 60 Гц па нагрузке R, если /?i = = 1 кОм, Roc = Rb - \0 кОм, 1/г=10 мВ (1000 Гц), а Уш=10 мВ (60 Гц); ОУ имеет КОСС = 80 дБ.
Ответ. Коэффициент усиления при наличии ОС в данной .схеме
Roc Ю кОм
Знак минус означает, что выходное напряжение сигнала относительно земли находится в противофазе с сигналом на инвертирующем входе 1 относительно неинвертирующего входа 2. Поскольку на схему подается дифференциальный сигнал с частотой 1000 Гц, он усиливается в число раз, равное этому коэффициенту усиления. Таким образом, на частоте 1000 Гц выходной сигнал
Увых- 10(10 мВ) = - 100 мВ.
С другой стороны, напряжение шумов с частотой 60 Гц приложено к ОУ синфазно. Поэтому сначала найдем коэффициент усиления синфазного сигнала из уравнения (5.3), т. е.
1С ос . 1° ,
Лсинф- j<;oCC ~ 10 000 ~
где 80 дБ в соответствии с фиг. 5.4 равно 10000.
Так как шум частотой 60 Гц является синфазным напряжением, то.величину выходного синфазного напряжения можно найти из уравнения (5.1), т. е.
/Свых. синф = /СсинфУсинф - 1 • 10- (10 мВ) = - 10 МКВ.
Таким образом, выходное напряжение на частоте 60 Гц меньше наведенных на вход шумов частотой 60 Гц в 1000 раз, откуда видно, что ОУ является эффективным средством решения проблем, связанных с шумами.
Синфазное выходное напряжение можно определить также, используя уравнение (5.5). Например, поскольку коэффициент усиления ОУ с ОС, равный 10, эквивалентен 20 дБ в соответствии с графиком фи1\ 5.4, из уравнения (5.56) следует
/Ссинф (дБ) = 20 - 80 = - 60 дБ.
Знак минус означает, что синфазное напряжение ослабляется на 60 дБ, т. е. Увых.синФ меньше УсинФ в ЮОО раз. Обратите внимание на то, что 60 дБ эквивалентно коэффициенту 1000 (фиг. 5.4). Таким образом, Увых.синф= Усинф/ЮОО и т. д.
5.3. Максимально допустимые входные синфазные напряжения
Существуют предельные значения положительного или отрицательного синфазных напряжений, которые можно прикладывать к обоим входам ОУ. Понятно, что чрезмерно большие напряжения на входах относительно земли или общей точки ОУ могут вывести дифференциальный входной каскад из строя или по меньшей мере ввести его в режим насыщения, вызвав тем
Фиг. 5.5.
самым искажение сигналов на выходе. Если на входе ожидаются относительно большие амплитуды синфазных напряжений, которые могут быть как переменными, так и постоянными, то необходимо использовать относительно большие напряжения питания.
В схеме фиг. 5.5 максимальные напряжения на входах 1 п 2 не столь велики, как максимальные напряжения, приложенные к входам / и . Делитель напряжения, состоящий из Да и приводит к тому, что Уг является частью приложенного к входу напряжения Уц. Поэтому, предполагая, что ОУ идеальный, получим
Поскольку Vi имеет фактически тот же потенциал, что и Уг, легко показать, что
"-та- »
Напряжения Vi и Уг никогда не должны превышать максимальных значений входного, или синфазного, напряжения, приводимого в спецификации на ОУ. На фиг. 5.6 приведены типичные
характеристики зависимости максимально допустимого входного (синфазного) напряжения от напряжения питания. Если Vj
5 10 15 20
Напряжение питаная, В
ОУ 709
5 ю /5 гс
/Напряжение питания, В
ОУЮГ
5 10 15 SO
Напряжение питания, В
?1 20
оузог
5 Ю 15 20
Напряжение питания, В
Фиг. 5.6. Типичные характеристики зависимости диапазонов входных (синфазных) напряжений от напряжений питания.
и Уц на фиг. 5.5 постоянные или совпадающие по фазе переменные напряжения, то синфазное напряжение на входах / и равно среднему значению этих напряжений, т. е.
синф"
(5.8)
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