Обратная связь операционного усилителя

April 22, 2010 by admin Комментировать »

Операционные усилители — специальные усилители постоян­ного тока (УПТ), которые отличаются высоким коэффициентом усиления (иногда более 1 млн.) и пологой частотной характе­ристикой. В этих усилителях для получения линейной характе­ристики используют непосредственную связь между каскадами. Поэтому полоса пропускания таких усилителей занимает об­ласть от нуля до весьма высоких частот. Обычно для получе­ния требуемого операционного соотношения между выходным и входным импедансами операционного усилителя вводят цепь обратной связи.

clip_image001

Рис. 2.2. Операционный усилитель.

На рис. 2.2 показана типичная схема операционного усили­теля. Коэффициент обратной связи р выражает относительную величину напряжения, поступающего по цепи обратной связи с выхода на вход.

Отрицательная обратная связь (ОС) ослабляет шумы, ча­стотные искажения сигнала и расширяет полосу пропускания (см. разд. 1.8). Сигнал обратной связи, поступающий на вход усилителя, усиливается и проходит на выход в противофазе с действующим там сигналом. В результате выходной сигнал ослабляется в степени, определяемой глубиной обратной связи.

Пусть при отсутствии обратной связи входной сигнал еът усиливается (коэффициент усиления схемы без цепи обратной связи обозначим буквой А) и на выходе получается сигнал евыг

clip_image003 (2.1)

Следовательно, коэффициент усиления схемы без обратной связи, или коэффициент усиления схемы с разомкнутой петлей обратной связи, есть отношение мгновенных значений выходно­го и входного напряжений сигнала ;,

clip_image005 (2.2)

Перед коэффициентом обратной связи |3 ставят знак минус, если обратная связь отрицательна; в схемах генераторов, где используется положительная обратная связь, перед (3 ставят знак плюс. Символом А’ обозначают коэффициент усиления схе­мы, охваченной обратной связью.

Произведение Л|3 называют фактором обратной связи. Ве­личина (1 — Л(3) есть мера глубины обратной связи. Уравнения усиления для схемы с обратной связью имеют вид

clip_image007 (2.3)

где А’ — коэффициент усиления усилителя с обратной связью, А — коэффициент усиления усилителя без обратной связи, Р — коэффициент обратной связи.

Если фактор обратной связи много больше единицы, то ве­личина коэффициента усиления по напряжению практически не зависит от А и для коэффициента усиления по напряжению схе­мы с обратной связью можно записать следующее выражение:

clip_image009 (2.4)

Поскольку отрицательная обратная связь ослабляет также и искажения сигнала, полезно выразить величину искажений сигнала на выходе схемы. Обозначим относительную величину искажений сигнала на выходе схемы при наличии и при отсут­ствии обратной связи соответственно Dи D; тогда можно за­писать уравнение

clip_image011 (2.5)

Таким образом, как величина коэффициента усиления сиг­нала, так и величина его искажений ослабляются одинаково, причем величина ослабления определяется глубиной обратной связи (il — Лр). Если, например, абсолютная величина глубины обратной связи равна 3, а величина коэффициента усиления без обратной связи равна 60, то при наличии обратной связи ве­личина коэффициента усиления составит

clip_image013

Соответственно, если относительная величина искажений сигнала составляла 6%, то при действии обратной связи она упадет до 2%:

clip_image015

Когда фактор обратной связи много больше единицы (и ко­эффициент усиления сигнала по напряжению не зависит от А), выходное напряжение евых определяется только значениями то­ков сигнала, протекающих по сопротивлениям R1 и R2, и вход­ного напряжения евх (рис. 2.2). Поэтому в операционных уси­лителях с высоким коэффициентом усиления при наличии об­ратной связи выходное напряжение сигнала схемы определяет­ся следующим выражением:

clip_image017 (2.6)

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты