ВВІМКНЕННЯ ОПЕРАЦІЙНИХ ПІДСИЛЮВАЧІВ

В залежності від підсилюваного сигналу, що подається на вхід ОП, а також від зовнішніх компонентів, що під'єднуються до нього, може бути інвертуюче, неінвертуюче та диференційне ввімкнення підсилювача.

Схема інвертуючого ввімкнення ОП показана на рис. 6.12, а, Через те, що підсилення ОП дуже велике, то з невеликою помилкою можна вважати таку модель ідеальною, що відповідає виконанню умов К_пU→ ∞ та К_пІ→ ∞, де К_пU та К_пІ- коефіцієнти підсилення за напругою і струмом без зворотного зв'язку. Якщо при цьому охопити підсилювач паралельним зворотним зв'язком за напругою через резистор R2,то будь-який незначний сигнал на вході підсилюється і передається по колу зворотного зв'язку У вхідне коло ОП, компенсуючи вхідний сигнал таким чином, що в стані рівноваги (в стаціонарному режимі) U_вх= 0. Оскільки вхідний опір підсилювача також великий, то можна вважати, що струм джерела сигналу І_дпротікає лише через резистор R2,спад напруги на якому за рахунок цього струму

U_R₂ = I₂R₂ = - I_дR₂ = - E_д(R₂/R₁). (6.3)

Оскільки потенціал у точці А, де додаються струми, практично дорівнює нулю, то

U_вих= U_R₂= - E_д(R₂/R₁), (6.4)

звідки одержимо коефіцієнт підсилення ОП з врахуванням того, що коефіцієнт передачі напруги зворотного зв'язку β_U= R₁/R₂ .

К_пUзз= U_вих/E_д = - R₂/R₁= - (1/β_U). (6.5)

Знак "-" у рівнянні (6.5) вказує на інвертування фази (полярності) вхідного сигналу.

Рис. 6.12

Вхідний і вихідний опори такої моделі в першому на6лиженні визначаються рівняннями

R_вх ≈ R₁; R_вих= 0. (6.6)

Співвідношення (6.3) - (6.6) для реального ОП виконуються з деякими на6лиженнями.

На рис. 6.12, б зо6ражена принципова схема підсилювального каскаду на мікросхемі 140УД1А. При вказаних номіналах навісних компонентів схеми підсилення від6уваеться в смузі частот до 2МГц з коефіцієнтом підсилення 60, що досить точно відповідає формулі (6.5). Ланцюжок С1, R4призначений для корекції частотної характеристики підсилювача.

Модель неінвертуючого ввімкнення ОП показана на рис. 6. 13, а. Напруга зворотного зв'язку, що знімається з подільника напруги R1, R2, пропорційна вихідній напрузі підсилювача

U_зз= U_вихR₂/(R₁+ R₂)= β_U U_вих (6.7)

Беручи до уваги, що коефіцієнт підсилення ідеального ОП визначається рівнянням (6.5), для неінвертуючого підсилювача одержимо

К_пU= 1/β_U =(R₁+ R₂)/R₂ = 1+ R₁/R₂. (6.8)

Якщо R₁= 0, то К_пU= 1, R_вх= R₂і ОП стає неінвертуючим повторювачем напруги. Однак такий повторювач передає постійну напругу, не вносячи додаткового зсуву фази.

Вхідний опір реального неінвертуючого підсилювача з врахуванням зворотного зв'язку великий:

R_вх= R_{вх. м}(1 + β_U К_пU), (6.9)

де R_{вх м}– власний вхідний опір мікросхеми; К_пU– коефіцієнт підсилення мікросхеми без зворотного зв'язку.

Вихідний опір реального неінвертуючого підсилювача

R_вих= R_{вих. м}[1/(1 + β_U К_пU)], (6.10)

де R_{вих. м}– власний вихідний опір мікросхеми.

Принципова схема неінвертуючого підсилювача змінного струму на мікросхемі 140УД1А показана на рис. 6.13, б. Верхня частота смуги пропускання підсилювача така сама, як і в підсилювачі на рис. 6.12, б.

Диференційне ввімкнення ОП (рис. 6.) 4, а) поєднує інвертуючу та неінвертуючу схеми. Вмикання ОП, як у диференційному підсилювачі, призначене для підсилення різниці напруги Е_Д2 – Е_Д1. Для того, щоб одержати рівняння коефіцієнта передачі схеми, врахуємо, що струми джерел сигналів не розгалужуються на входи підсилювача, а різниця напруг між входами ОП – ≈ О, тобто ≈ . При цьому для схеми справедлива система рівнянь (Е_Д1 – )/ R = ( – U_вих)/NR, = Е_Д2NR/[R(N + 1)] = NЕ_Д2 /(N + 1), розв'язок якої

U_вих= N(Е_Д2 –Е_Д1). (6.11)

Отже, коефіцієнт передачі ОП з диференційним входом визначається відношенням U_вих/(Е_Д2 – Е_Д1) і дорівнює сталому коефіцієнту N,що враховує співвідношення між значеннями зовнішніх опорів.

На рис. 6. 14, б показано принципову схему диференційного вмикання ОП на мікросхемі 153УД1 з К_пU= 10. Співвідношення опорів резисторів R1, R3та R2, R4 підтверджують правильність теоретичних висновків формулу (6.11).

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
НАЙВАЖЛИВІШІ ПОКАЗНИКИ ОПЕРАЦІЙНИХ ПІДСИЛЮВАЧІВ	\|

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.003 сек.