Базовые схемы усилителей на ОУ

June 26, 2010 by admin Комментировать »

Схема неинвертирующего усилителя (рис. 12.3, а), нам хорошо знакома — именно она составляет основу лабораторного источника питания из главы 9 (см. рис. 9.11). Анализ ее элементарно прост и исходит из разобранных ранее правил f/oc = ^Лх» то есть [Дх = f/Bb.xR2/(Rl + R2). Тогда коэффициент усиле­ния Кус = С/вых/^Лх = (R1 + R2)/R2 = 1 + R1/R2, каким мы его и предполагали в главе 9.

Единица, которая плюсуется к отношению сопротивлений резисторов обрат­ной связи в выражении для коэффициента усиления — очень важное допол­нение, потому что если убрать в схеме неинвертирующего усилителя рези­стор R2 (то есть принять его равным бесконечности), то отношение сопротивлений станет равным нулю, а Кус — равным 1. Соответствующая схема показана на рис. 12.3, в и носит название повторителя. Зачем она нуж­на, если ничего не усиливает? Эта схема обладает одним бесценным свойст­вом: ее входное сопротивление равно практически бесконечности, а выход­ное— практически нулю (в пределах, конечно, мощности выходного каскада, как мы уже говорили). Поэтому повторитель очень часто использу­ют в случаях, когда нужно согласовать источник сигнала с высоким выход­ным сопротивлением с низкоомным приемником, и мы еще увидим примеры такого согласования.

clip_image002

Рис. 12.3. Базовые схемы на ОУ: а — неинвертирующий усилитель; б— инвертирующий усилитель; в —- повторитель; г —- инвертирующий усилитель с высоким коэффициентом усиления

В неинвертирующем усилителе обратная связь носит название «обратной связи по напряжению». В отличие от него, в инвертирующем усилителе (рис.*12.3, б) обратная связь имеет характер «обратной связи по току», и вот почему. Так как здесь неинвертирующий вход имеет потенциал «земли», то и инвертирующий тоже всегда будет иметь такой же потенциал. Следова­тельно, от входа через резистор R2 потечет некий ток (/вх). Так как мы дого­ворились, что сам вход ОУ тока не потребляет, то этот ток должен куда-то деваться, и он потечет через резистор R1 на выход ОУ. Таким образом, вход­ной ток (/вх) и ток обратной связи (/ос) — это один и тот же ток. Причем по­тенциал выхода ОУ вынужденно станет противоположным по знаку потен­циалу входа— иначе току некуда будет течь. Чему равен коэффициент усиления? Так какclip_image004Обратите вни-

мание, что в этом случае единицу прибавлять не нужно, в отличие от неин-вертирующей схемы. Поэтому R2 в данном случае есть необходимый эле­мент схемы и не может равняться ни нулю, ни бесконечности, за исключением того случая, когда источник сигнала сам по себе представляет источник тока, а не напряжения, тогда R2 из схемы можно (и нужно) исклю­чить и подать токовый сигнал прямо на вход ОУ.

Похожее на приведенные соотношения уравнение для коэффициента усиле­ния мы получали при рассмотрении транзисторного усилительного каскада в главе 6, где оно было равно отношению коллекторной нагрузки к сопротив­лению в эмиттерной цепи. Это обусловлено тем, что в транзисторном каскаде также имеет место обратная связь.

Отметим, что подавать именно нулевой потенциал на неинвертирующий вход совершенно необязательно — скажем, если вы используете однополярный ис­точник питания, то на неинвертирующий вход подается потенциал «искусст­венной средней точки», как это было сделано в схеме УМЗЧ из предыдущей главы. Можно и любой другой, и мы еще будем этим широко пользоваться.

Максимальное значение выходного напряжения ОУ не всегда может рав­няться положительному или отрицательному напряжению питания — как правило, оно меньше его на величину порядка 0,5—1,5 В (простейшим при­мером для понимания того, почему это так, служит наш звуковой усилитель из главы 8). То же самое относится и к входным напряжениям — как прави­ло, достигать значений питания не разрешается. Однако многие современные типы это все же позволяют и выходное/входное допустимые напряжение у них достигают значений питания (чаще — только одно выходное). Это свой­ство в западной технической документации обозначается, как Rail-to-Rail (то есть «от шины до шины»), и на него нужно обращать внимание при выборе ОУ. При этом следует учитывать, что выходное напряжение может достигать напряжения питания только на холостом ходу, а с подключением нагрузки снижается.

Мы сейчас ведем речь об ОУ общего применения, к которым относятся ста­рички цА741 (К140УД7), отечественные 140УД6, 140УД8 (последний — с полевыми транзисторами на входе) или счетверенный LM324 (который под­держивает Rail-to-Rail по входу и частично — в отношении потенциала «зем­ли» — по выходу), но, конечно, есть и более современные типы, многие из которых упоминаются далее. Как выбрать подходящий ОУ из всего разнооб­разия, имеющегося на рынке? Кроме очевидных характеристик, таких, как ток потребления и допустимое напряжение питания, следует учитывать па­раметры, которые характеризуют неидеальность ОУ.

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