Лекции по "Схемотехнике аналоговых устройств"
Автор: Пользователь скрыл имя, 18 Февраля 2013 в 00:47, курс лекций
Описание работы
1. Принцип электронного усиления и классификация усилителей
2. Основные показатели качества усилительных устройств
3. Анализ работы УК с помощью ВАХ
4. Критерии выбора положения ИРТ
5 Принципы обеспечения заданного положения ИРТ
Работа содержит 45 файлов
1
Дифференциальные усилители на ОУ
По определению операционный усилитель есть дифференциальный уси-
литель с бесконечным коэффициентом усиления. Однако непосредственное
применение ОУ в качестве дифференциального практически исключено из-за
большого и неконтролируемого коэффициента усиления.
Поэтому используются схемы с обратной связью. Основу простейшего
ДУ на ОУ составляет схема комбинированного включения ОУ, модифициро-
ванная так, чтобы выровнять абсолютные значения коэффициентов усиления
относительно инвертирующего и неинвертирующего входов (рис. 1а).
Рис. 1
Напряжение на выходе находится как сумма двух составляющих, обу-
словленных сигналами на входах 1 и 2
1
4
3
2
1
4
1
4
1
4
3
2
3
1
1
1
R
R
u
R
R
R
R
u
R
R
u
R
R
R
R
R
u
u
вх1
вх2
вх1
вх2
вых
−
+
+
=
−
+
+
=
.
Если
1
4
3
2
R
R
R
R
=
, то
(
)
1
4
R
R
u
u
u
вх1
вх2
вых
−
=
усиливается разность входных сигналов
с дифференциальным коэффициентом усиления, равным
1
4
R
R
K =
д
.
Недостатки простейшего ДУ на ОУ:
- необходимость точного выдерживания соотношения между резистора-
ми;
- низкое входное сопротивление;
- сложность регулировки усиления за счет одновременного изменения
номиналов двух резисторов.
2
На рис. 1б приведена схема, позволяющая регулировать усиление одним
резистором. При условии, что пары резисторов, обозначенные одинаковым
индексом, имеют одинаковые номиналы, выходное напряжение находится по
формуле
2
1
1
2
1
R
K
R
k
.
Повышение входного сопротивления обеспечивается схемами на рис. 2
Рис. 2
В схеме рис. 2а сигнал от входа 1 поступает на выход через неинверти-
рующий усилитель DA1 с коэффициентом передачи
3
2
1
R
R
+
. Сигнал от
входа 2 сначала усиливается неинвертирующим усилителем на DA2, а затем
усилителем DA1 в инвертирующем включении. Коэффициент усиления по
отношению к входу 2 равен
⋅
+
−
=
−
⋅
+
1
4
3
2
3
2
3
2
1
4
1
R
R
R
R
R
R
R
R
R
R
. Если
4
1
3
2
R
R
R
R
=
, то коэффициенты усиления по отношению к входам 1 и 2 оказы-
ваются одинаковыми по модулями и противоположными по знаку. Диффе-
ренциальный коэффициент усиления
3
2
1
R
R
K
+
=
д
.
В схеме на рис. 2б DA3 с резисторами
6
3
...R
R
- это простейший диффе-
ренциальный усилитель по схеме рис. 1а, ОУ DA1 и DA2 неинвертирующие
3
усилители с одинаковыми коэффициентами усиления. Фактически обе схемы
повышают входное сопротивление простейшей схемы ДУ.
Дальнейшее совершенствование схем ДУ связано с обеспечением воз-
можности регулировки усиления с помощью только одного резистора при
высоком входном сопротивлении (рис. 3).
Рис. 3
Схема отличается от схемы рис. 2а тем, что вместо резистора
3
R как по
отношению к 1, так и по отношению ко второму входу будет фигурировать
сопротивление
(
) (
)
1
3
1
3
3
3
2
'
R
R
R
R
R
R
+
+
=
, а коэффициент усиления при
фиксированных
2
R и
3
R будет зависеть только от сопротивления
1
R :
(
)
(
)
1
3
3
1
3
2
ä
2
1
R
R
R
R
R
R
K
+
+
+
=
.
Для
3
2
R
R =
эта зависимость приведена на рис. 4а.
4
2
4
6
8
10
1
1.5
2
2.5
3
3
1.2
f x
( )
10
1
x
0
2
4
6
8
10
2
2.2
2.4
2.6
2.8
3
3
2.091
g x()
10
0
x
Рис. 4
В схеме рис. 3б влияние резистора
1
R можно рассматривать независимо
по отношению ко входу 1 и ко входу 2. Найдем напряжения в точках a и b.
−
+
+
=
1
2
âõ2
1
2
âõ1
1
R
R
u
R
R
u
u
a
,
−
+
+
=
1
3
âõ1
1
3
âõ2
1
R
R
u
R
R
u
u
b
.
Вычитая второе уравнение из первого, получаем
(
)
âõ2
âõ1
1
3
1
2
1
u
u
R
R
R
R
u
u
b
a
−
+
+
=
−
.
Разность
b
a
u
u −
усиливается дальше дифференциальным усилителем на
DA3. При
3
2
R
R =
зависимость коэффициента усиления от резистора
1
R по-
казана на рис. 4б.
Информация о работе Лекции по "Схемотехнике аналоговых устройств"