Гусев - Электроника (944138), страница 83

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 83)

КУ КВ К рис. 6.7. Г'~рук~урняя сяечя коррскпни ггсггрсшносги кгоффи~гиен~гг усн1сния (а); прннпипикньняя сясмя усияи~е~я (я) 402 Сущность такой коррекции покажем на примере, когда дополнительный сигнал вводится в выходную цепь, т, е имеется усилитель 2, а усилитель 4 отсутствует. Пусть требуется получить усилитель с коэффициентом усиления К.

Усилитель 1 имеет коэффициент усиления К,=К+АК,. Параметры усилителя 2 близки к параметрам усилителя 1: К =- К+ЛК,. Выходное напряжение С1..„= 11,.„, + !1„, (6.28) Г„=(Г.„— ~l,.„,!К)К2, ~1„,„„,=К,(l,„. Преобразовав (6.28) с учетом значений К, и К„получим С/,„„= К~/„„1 — - -' — ', (6.29) Из (6,29) видно, что погрешность усилителя определяется членом ЛК,ЛК /К. Она тем меньше, чем больше значение К и меныпе отклонения от него ЛК, и ЛК,. Пример практической реализации такой структурной схемы приведен на рис. 6.7, б. В ней роль ОП играет резистор Кз, который выбирают исходя из условия ! ~К4 — — К)Я,.

ОУ выполняет роль усилителя 2 и вычитаюшего устройства 3. Коэффициенг его усиления определяется резисторами Я и Я и К =— 5 4 2 Л Л Сумматор выполнен на ОУ 1э43. Для рассматриваемого случая 24'„ = Я„ = Ка. С целью увеличения эффективности вводят дополнительные каналы, аналогичные рассмотренному. При этом следующий ОП подключается к выходу показанного усилителя, а за ним включается следующий сумматор.

При нескольких каналах и высококачественных сумматорах может быть получена ничтожно малая погрешность. В случае введения сигнала 62, во входную цепь усилитель 4 должен иметь единичный коэффициент усиления. При этом также справедливо уравнение (6.29), но результирующая погрешность оказывается значительно болыпе из-за погрешностей сумматора. Абсолютная устойчивость данных структур является их важным преимуществом. Таким образом. построение высокоточных усилителей представляет собой серьезную техническую проблему.

при решении которой используются различные схемотехнические приемы и структурные способы улучшения параметров и характеристик. 6.2. ЛИНЕЙНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ Электронныс усилители, имеющие малые входное и выходное сопротивления. называются преобразователями ток.

напряжение (ПТИ). Для них входным сигналом служит 403 !44 и а,' Рис. 6.8 Просхейкиий преобрваовахепв ~ок папряжеиис 1а)„ПТН с уиучеиеииыыи хараксеристикаыи (б) ток, а выходным —. напряжение. Схема простейшего ПТН приведена на рис. 6.8. От усилителя рис. Гь2 а оп отличается тем, что у него резистор Я, равен нулю, В соответствии с 11 5,6 его входное сопротивление Я„хп определяется включенными параллельно входным сопротивлением ОУ Я,„и сопротивлением Я. уменьшенным в 1+К„„раз; Г6.30) л„,„л„, я, Если Я„» А,,'(1+ Ку„), то входной ток к,„полностью протекаек через сопротивление Я 11.„т 1 =-О) и создает на пем падение напряжения би = 'ах А.

16.31) При большом К„„, а соо1ве1ствепно при малом сигнале между входами усилителя. выходное напряжение близко к напряжению Г/и: 1632) ых би 1вхА Данный ПТН плохо работает при малом внутреннем сопротивлении источника входного тока, действие которого аналогично влиянию резистора Я в схеме рис.

6.2, и. При малом А, усилитель имеет большой коэффициент усиления по напряжению К„, а соответственно большое сме1цение нуля выходного напряжения, равное К„„ГТ,и, причем это напряжение существенно меняешься при изменениях внутреннего сопрогивления у источника входного сигнала. При наличии у него реактивной составляющей возникают сложносги с обеспечением устойчивости.

Ог этих недостатков частично свободен ПТН рис. 6.8. 6. В нем ОУ кэ:1 А непосредственно выполняющий функпию ПТН, имеет большое сопротивление А,, такого жс порядка. 404 1 «« 1 (6ЗЗ) л« ~-'в«2 (6 вх (' 3) з (6.34) (6.35) Подставив в (6.32) уравнения (6.33), (6.34), получим !«1 яз л«лз л«л«!«« Из (6.35) видно. что входное сопротивление ПТН, опрслеляемое резистором Л!, существенно снижается. Оно тем меньше, чем больше коэффициенты усиления ОУ РА2, РАЗ.

зависящие от номиналов резисторов Яз — Л„. Влияние напряжений смещения нуля ОУ в этой схеме невелико, так как даже при коротком замыкании входных зажимов коэффициенты усиления по напряжению ОУ меняются значительно меньше, чем в случае простейшего ОУ. Преобризовите!и напряжение ток (ПНТ) имеют болыпие вхолное и выходное сопротивления.

Их выполняют на основе одной из схем рис. 6.9. Малое изменение выходного тока при подключении различных сопротивлений нагрузки получакп за счет подключения сопротивления нагрузки к участку цепи или выхолному каскаду с большим собственным выхолпым сопротивлением; за счет увеличения выходного напряжения на значение, равное падени!о напряжения на нагрузке: за счет использования ОС, сигнал которой снимается «по току», ПНТ, имеющие собственное высокое выходное сопротивление, приведены на рис. 6.9, а. б. Схему рис. 6.9, и применяют тогда когда нагрузка гальванически не связана с землей, Ее работа основана на использовании ранено!ва токов, подходящих и уходящих от инвертирующего входа ОУ (!',„+!„=О).

Поэтому ток в нагрузке задается резистором Я!: (6. 37) Погрешности ПНТ легко оценить с помо!цью эквивалентной схемы данно!о включения ОУ (см. рис. 5АХ«в). 405 что и Л,. Потому даже при нулевом сопротивлении источника входного сигнала смещение выходного напряжения не превыша- Я! ет значения — Е;„, которое невелико. Усиди!ели РА2 и РАЗ обеспечивают уменьшение входного сопротивления, определяемого резистором Я!. Дз!я доказательства этого запишем уравнения, характеризующие схему: Рис. бть Преобразователи наиряжсние ток: а — с нагрЧзкои. га.мвыгичсоки изо.гирова И ог замки: о, г высокоамнымн вы а ыи аскааами При построении схемы рис. 6.9, б использовано высокое выходное сопротивление управляемых источников тока, собранных на транзисторах УТ3, УТ4 и УТ5, УТб.

Каждый из источников работает при определенной полярности входного напряжения. Их входные токи з', зо' задаются транзисторами УТ!з УТ2. Ток коллекторов этих транзисторов, в первом приближении равный току эмиттеров, определяют из уравнения (6.38) з'= У„„/Яз Если пренебречь неидеальностью ОУ и управляемых источников тока, то выходной ток (6.39) При применении данной схемы не возникает проблем с обеспечением устойчивости. Выходное сопротивление ПНТ близко к г„*,н . Изменение сопротивления нагрузки не приводит к появлению дополнительных фазовых сдвигов. Однако из-за неидеальности управляемых источников тока потенциал выходного вывода имеет неопределенное значение при и,„- со.

Схема ПТН рис. 6.9з и по принципу действия и свойствам близка к схеме рис. 6.9, 6. Эффективность ее зависит от того, насколько 400 (6.41) Из (6.41) вытекает условие, которое должно выполняться при использовании схемы в качестве П)Н: А А =А,(А +А,). 16.42) Уравнение (6.42) справедливо и для случая, когда входное напряжение подается на неинвсртирующий вход (подключается к резистору Аз, оторванному от общей шины). При этом резистор А, соединяегся с обгцей шиной. Так как коэффициент передачи усилителя при подаче напряжения на инвертирующий вход не равен коэффициенту усиления, который имеет место при его подаче на неинвертирующий вход, ~о ток лг 1„=. 1/„„- л, 1л, гл)я„' (6.43) Данный ПТН хорошо поддерживает значение тока нагрузки, но фаза тока существенно меняется при изменении Л„. Это объясняется тем„что глубина положительной ОС, осушествляемой через резисторы Аз, А, зависит от значения У„.

Ее изменение приводит к изменению амплитудных и фазовых частотных характеристик ОУ, а следовагельно, к изменениям фазы выходного тока. ПТН, сигналы обратной связи в которых пропорциональны току нагрузки, приведены на рис. 6.10, б, в. В обоих случаях ОУ з)А1 усиливает разность входного напряжения и сигналы ОС. Если коэффициент усиления данного ОУ достаточно большой, то эта разность сигналов стремится к нулю. В схеме рис. 6.10, о обратная связь введена последовательно с входным напряжением. Ее сигнал создан падением напряжения на резисторе А, равным 0;„.=1,А. Так как при К,„- тэ Г„= С'„, то 1„= ~l.„,:А.

(6.44) 407 хорошо подобраны транзисторы 1'Т!.— 1'ТЗ и резисторы А . При полной идсюнчности параметров токи нагрузок определяют из уравнения (6.39). Идея увеличения выходного напряжения на величину падения напряжения в нагрузке реализована в схеме рис. 6.!О, а, При Л„=О ток нагрузки (6.40) л,~ Если У„Ф О, то на ием падает напряжение ~У„= У„1„ и выходное напряжение усилителя необходимо увеличить на это значение. Это справедливо и для предельною случая, когда 2.„- зо и выходное напряжение усилителя равно б'„. Следовательно, параметры резисторов можно определить из условия получения единичного усиления напряжения ~У,„„ при У.„-~со: 7н 3 Ф) гг Рис 6.1Ц 1зрсобразоватсли напряэкснис .

ток с образной связью по эоку 1а, о, к ) В схеме рис. 6АО, и входной сигнал и сигнал ОС вводятся параллельно на вход ОУ кзА1, для которого справедливо уравнение 11+ 1', = О. Ток ОС 1 пропорционален падению напряжения, созданному т.оком нагрузки на резисторе Йэ. Оно выделяется с помощью дифференциального усилителя 1ЗАЗ, имеющего единичный коэффициент усиления 12 эи ~~31 ~~2' (6.45) Так как 11 = 61,„,'Яз, то 16.46) лэ лэ ОУ кзА2 введен для уменьшения шунтирующего действия сопротивления инверуирузощего входа ОУ к)АЗ. ПТН широко применяют прн необходимости передавать сигналы на большие расстояния, когда нестабильное сопротивление линии связи может вызвать существенные погрешности передачи сиз нилов.

Их 1акже часто используют при построении измерительных устройсзв и отдельных функциональных узлов. Конверторами сопротивления называются элект ронные устройства, при включении которых в электрическую цепь создается эффект определенного целенаправленного изменения (конверсни) ее сопротивления. Различают конверторы положительного (КПС) и отрицательного (КОС) сопротивлений. Под КПС понимают четырехполюсник, который «преобразует» импеданс сопротивления (г„), подключенного к одной паре выводов, в импеданс хг.„у другой пары выводов, где х-- коэффициент пропорциональности. КОС отличается от КПС только знаком коэффициента пропорциональности ( — х). За этими определениями скрывается тот факт, что ввеление последовательно с каким-либо сопротивлением г„дополнительного источника напряжения (КПСН, КОСН) или включение параллельно с г.„дополнительного источника тока (КПСТ, КОСТ) приводит к изменению значения этого сопротивления с точки зрения соотношения между приложенным к не.иу напряжением и протекаюи1им током.

Характеристики

Список файлов книги