Изъюрова Г.И. Расчёт электронных схем. Примеры и задачи (1987) (1142057), страница 25
Текст из файла (страница 25)
е. напряжение на выходном выводе относительно общей шины, можно найти как падение напряжения от тока 1 на резисторе Н , т. е. (/, пни Гни = 1' илии/В~ Отсюда коэффициент усиления инвертирующего усилителя Ь'нин й, КО ин К, (б.10) При заданной э.д.с. источника сигнала Е, с внутренним сопротивлением йи, ~ 0 формула (б.10) примет вид К А„ внии Е л +й Ток выходной цепи ОУ, протекающий через резисторы Ии и Я,н, включенные параллельно для приращений тока, (6.1 1) н )1,к Значение выходного тока большинства типов ОУ не должно превышать нескольких миллиампер.
Входное сопротивление инвертирующего усилителя при идеальном ОУ определяется сопротивлением резистора Вн т. е. К,„, = К,. Выходное сопротивление Н, = О. В случае НЕИдсаЛЬНОГО ОУ (Яиипт ЧЬ СО, КООК Ф СО) МОЖНО ПОЛуЧИтЬ формулу -Н /Л КОи и к й 1 — — ~1 — -+ Кинок / (бЛ2) Это выражение позволяет оценить погрешность величины К„нн, при установке в схему любого ОУ данного типа с учетом разброса значений КОот и и иог. Погрешность определяется вторым членом в знаменателе выражения и уменьшается при увеличении Ксо„и й,нот. Так как величина КО о„уменьшается с ростом частоты, то погрешность Ксн зависит от диапазона частот, в котором работает усилитель, н увеличивается в области высоких частот. Входное сопротивление усилителя при неидеальном ОУ ~вх ОУ ~ох ~вх.ннв ~1 + нвосу(1+ Ксоу)+ нас (6Л 3) Выхолное сопротивление усилителя в этом случае ввнОУ выхОУ К )( К (6.14) ых.
ннв Сннв ПОУ где Г = Кноу/Ксн — глубина параллельной отрицательной обратной связи, охватывающей усилитель. Напряжение статической ошибки инвертирующего усилителя на ОУ определяется выражением (6) (' вых.о1н ('оы 1 + /+ 1ВН ~ 1 + ) ~З ~ап оо Бели Йя(1 + К /Я1) = Ю, т. е.
йз = Я '1 Л„(6! 5) то (!выхонх = (он 0 + ( Ксинв!) + /осрвхнноо (6 16) где М3 /ЬТ вЂ” дрейф напряжения смешения и Ь(оер /ЬТ— дрейф ревностного входного тока Эти величины являются параметрами ОЪ' и приводятся в справочниках. Дополнительная погрешность усилителя на ОУ создается за счет изменения напряжения пита1ШЯ СХЕМЫ.
ДЛя оценкИ вЛня- Напряжение ошибки, вызванное влиянием (.',ы и входными токами ОУ, может быть скомпенсировано (сделано равным нулю) путем введения цепей компенсации ошибки (цепей установки нуля). Схемы установки нуля обычно приводятся изготовителями ОУ в справочных материалах. Для уменьшения составляюшей (.х,„, „ вызванной входными токами ОУ, следует выбирать схемы ОУ с полевыми транзисторами на входе и уменьшать номинал резистора К, а следовательно, и Кн Обычно рекомендуют выбирать резистор К1 из условия, чтобы падение напряжения на нем от среднего входного тока ОУ !гс, — — (1ня+ !нв)/2 было на порядок меньше входного сигнала, т. е.
тге,рйх (0,1(1,„ы. Изменение напряжения ошибки с температурой представляет собой дрейф усилителя на ОУ. Дрейф выходного напряжения, вызванный изменением температуры на 1'С, можно найти с учетом выражения (6.16): Ь(/,„Ь(/ Ь(м „ Ьт Ьу:" Ь "в' (1+(К„ыыО+ — ~-л,ы, (6.17) ния изменения величины Е„вводят коэффициент ослабления влияния напряжения питания Коапп являющийся параметром ОУ и пРиводимый в спРавочных данных в. Коэффициент Коапп представляет собою отношение изменения напряжения питания ля„к вызванному им изменению (1,... выраженное в децибелах, т. е. ЛЕ„ Козни = з») )в д(»',„' (6Л 8) Неинвертирующий усилитель (рис. 69) представляет собой ОУ, охваченный цепью последовательной отрицательной ОС по напряжению на резисторах К, К,.
Вхолной сигнал подан на неинвертируюший вход. Выражение для коэффициента усиления этой схемы можно получить, используя условие равенства напряжений на входах ОУ: (,» = (/„= 1»'„„„ (6Л9) ~»»ы» К +К Отсюда Кс»е»» = = = 1+ = 1+ (Ки»в»). (6-20) (У К +К, К 1 в» К» К1 Поскольку входные токи ОУ равны нулю, наличие резистора К, (внутреннего сопротивления источника сигнала) не влияет на значение коэффициента усиления схемы.
Для реальных ОУ сопротивления во входных цепях стремятая сделать равными для уменьшения токовой составляющей погрешности ) см. выражения (6.15), (6Л6)1. Вследствие наличия в схеме неинвертирующего усилителя последовательной отрицательной ОС по напряжению его входное сопротивление возрастает в К Раз. При неидеальном ОУ Клок К»». »»и»»в К»» оу~ Кв» Оу К и»»»»» Выхолное сопротивление определяется формулой (6.14). Если в схеме рис, 6.9 принять К~ = со и К, = О, то Кп =! и (1,в„= Юм, т.
е. имеем повторитель с коэффициентом передачи, равным единице (рис. 6.10). Для схемы повторителя с коэффициентом усиления * Иногда вместо Коапп вводят коэффициент влиявня нестабильности источника питании на напрвкенве смещения, имеющий размериосп мкВ/В н показывающий, насколько изменится С'»»» прн заданном изменении бп. иавхх Рне 6.10 Ряс б.я Кп „„, = 1 глУбина обРатной свЯзи Р = Кооу и выРажениЯ ЛлЯ выходного и входного сопротивлений запишутся в виде (622) Каа Кх + Каа КЗ + Если Кз=К„К,=К и Кзай К хК3 Пх тО (вх + 1)гя (х' о —— хя((Г 3 — 11 „3). (6.25) вх+ 1 и = — (1„,+ Квх.аа = К хОУКСОУ вха ОУ (623) псоу Входное сопротивление повторителя получается чрезвычайно высоким (-10'3 Ом), однако практически столь высокие значения Кв„не достигаются из-за влияния шунтирующего лействия утечек и синфазного входного сопротивления ОУ (сопротивления между входами ОУ и землей). Напряжение статической ошибки в неинвертирующем усилителе по сравнению со схемой рис.
6.8 увеличивается за счет синфазиой составляющей (1ф, анн так как в втой схеме на обоих входах всегда присутспхует синфазный сигнал, равный (1м Величина (Уф, определяется выражением и1й. = и..КО., = и., (6.24) К,а,ф Разностный усилитель (рис. 6.11) усиливает разность сигналов„приложенных ко входам ОУ. Зная коэффициенты усиления по инвертирующему и неинвертирующему вхолам„можно получить выраххение для выходного напряжения разностного усилителя, используя метод суперпозиции: Ь' «ых ~нанна' вх! + ~снаннв (~вх2 Кз+ Кх В разностном усилителе помехи, попадающие илн возникающие на его вхолах, оказываются синфазными сигналами н не усиливаются, так как схема усиливает только разностный сигнал.
Для хорошего подавления синфазных сигналов требует.- ся точный подбор резисторов Вн Яз, Яз н К е Способность усиливать полезный сигнал на фоне сильных сннфазных помех позволяет применять разностный усилитель в различных измерительных схемах. Если коэффициенты усиления разностного усилителя по инвертируюшему и неинвертируюшему входам рвзличыотся вследствие разброса номиналов резисторов Яо Пн )(з и К, то напряжение на выходе схемы не будет точно пропорционально разности входнгях сигналов, а будет определяться выражением (1+ м,) нв вв вк ( «еннв В этом случае коэффициент ослабления синфазного сигнала определяется не свойствами самого ОУ, а неточностью установки коэффициента усиления. Если принять, что коэффициент усиления по инвертируюше- 1 му входу равен т„„, = гв — — Лгя, а по неинвертирующему 1 в~ „,=т+ — Ьгя, то для подсчета К,в можно получить 2 выражение (6.27) Недостатком разностного усилителя (рис.
6.11) является различное входное сопротивление по инаертирующему и неинвертируюшему входам [см. формулы (6.13) и (6.21)), а также трудность регулирования его коэффициента усиления [требуется одновременное изменение лвух точно подобранных резисторов). нвгг иагг Рис. б.12 Ркс 6.П Для устранения различия и увеличения входных сопротивлений применяется схема разностного усилителя, изображенная на рис. 6Л2.
Здесь на обоих входах усилителя включены повторители на ОУ, обеспечивающие равное и высокое вхолиое сопротивление схемы. Регулировка усиления при высоком К,„ разностного усилителя обеспечивается в схеме на рис. 6.13. Здесь симметричный вход создан двумя неинвертирующими усилителями с регулируемым усилением. Общий коэффициент усиления данной схемы находят по формуле (3, 43 (6.28) (!,,— !Уз ~, а где >я=из/Яч=ЩЯы причем Я~=не. Яэ =Кь Коэффициент ослабления синфазного сигнала измерительного усилителя по рис.
6.13 определяется выражением (113 2 ! кл Х~,е — — 1+ — /((! + а) —. (6.29) Инвертир ующий сумматор. Трехвходовой инвертирующий сумматор с усилением суммируемых сигналов изображен на рис. 6Л4. Для входных токов, потребляемых от датчиков входных сигналов, с учетом того, что точка суммирования имеет нулевой потенциал, справедливы выражения 1, = (!ьо/К„1„„т = = (1ца/йз, 1 з = (1-з/1(з. Ток цепи обратной связи равен сумме входных токов, т. е. 1 = 1, + 1,„т+ 1 „з.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
