Простейший усилитель постоянного тока

January 9, 2012 by admin Комментировать »

В разд. 4.8 уже рассматривался неинвертирующий усилитель с последовательной отрицательной обратной связью, а в схеме на рис. 8.12 такой усилитель был применен для усиления сигнала термопары. Сигнал обратной связи, подаваемый на инвертирующий вход ОУ, по существу, вычитается из входного сигнала, подаваемого на неинвертирующий вход.

На рис. 11.6 представлен неинвертирующий усилитель, предназначенный для работы в диапазоне частот, простирающемся до 0 Гц (до постоянного тока); входная цепь рассчитана на подключение усилителя к источнику сигнала с малым выходным сопротивлением. Это последнее требование является следствием того, что для усилителя необходимо, чтобы через источник сигнала мог течь начальный входной ток усилителя, и поэтому между входом и землей должен быть путь по постоянному току. Резистор Rx в этой схеме нужен просто для того, чтобы обеспечить равенство сопротивлений между каждым из входов и землей. Если выходное сопротивление источника сигнала сравнимо с Rx, то его значение следует вычесть из Rx. На первый взгляд может показаться, что включение резистора Rx последовательно с источником сигнала приведет к значительному ослаблению сигнала; к счастью, это не так, поскольку сам усилитель благодаря отрицательной обратной связи обладает входным сопротивлением, равным, по крайней мере, 50 МОм. Таким образом, потери сигнала на сопротивлении Rx, равном 10 кОм или такого порядка, будут пренебрежимо малы. Такие источники сигналов, как термопара или предшествующий ОУ, сами по себе обладают пренебрежимо малым внутренним сопротивлением.

Обратите внимание: согласно таблице на рис. 11.6, б, схему можно применить, чтобы получить единичный коэффициент усиления напряжения; практическая целесообразность этого может вызвать сомнение. В ответ

Рис. 11.6. а — неинвертирующий усилитель; б — таблица с типичными значениями компонентов.

можно сказать следующее: неинвертирующий усилитель с единичным коэффициентом усиления позволяет обеспечить согласование сопротивлений подобно эмиттерному повторителю. Его называют повторителем напряжения. Его входное сопротивление может равняться многим сотням мегаом на низких частотах, а выходное сопротивление меньше 1 Ом, хотя из-за ограничений по току ИС 741 не может работать на нагрузку меньше 2 кОм без сужения интервала значений, в пределах которого возможны колебания выходного напряжения. На нагрузки до 600 Ом может работать ИС NE5534, у которой также очень низкий уровень шумов, и поэтому ее активно применяют в устройствах звукового диапазона. В разд. 5.9 отмечалось, что при создании малошумящей аппаратуры следует также применять резисторы с возможно меньшими сопротивлениями.

Использование разделительных конденсаторов

Во многих случаях потребуется, чтобы в усилителе происходило усиление только переменных сигналов, причем возможно, что источник сигнала не обеспечивает необходимого пути на землю по постоянному току для начального входного тока ОУ. Разделительный конденсатор бывает нужен во входной цепи, чтобы исключить постоянную составляющую во входном сигнале, которая — в противном случае — вызвала бы перегрузку усилителя. В таких случаях схему, изображенную на рис. 11.6, необходимо видоизменить так, чтобы не надо было полагаться на протекание начального вход-

Рис. 11.7. а — неинвертирующий усилитель с изолированной по постоянному току входной цепью; б — таблица с типичными значениями компонентов.

ного тока через источник сигнала. Подходящая модификация схемы представлена на рис. 11.7, где резистор Rx включен между неинвертирующим входом и землей, а сигнал поступает на вход через разделительный конденсатор. Основная проблема в этой схеме состоит в том, что резистор Rx шунтирует собой вход схемы, так что собственное большое входное сопротивление ИС пропадает даром. Сопротивление Rx в схеме на рис. 11.7 выбрано настолько большим, насколько это совместимо с желанием иметь малое напряжение смещения на выходе. Обычно можно включить последовательно с выходом разделительный конденсатор, так что никакое смещение не пройдет; в этом случае требования к смещению будут менее строгими.

Другой способ, часто применяемый в усилителях переменного тока, состоит во включении разделительного конденсатора последовательно с резистором R{ в цепи обратной связи. Тогда сопротивление Rx можно сделать таким же большим, как Rf, и это не приведет к возникновению существенного напряжения смещения. Важное достоинство такого подхода заключается в том, что коэффициент усиления с обратной связью по постоянному току остается равным единице независимо от того, насколько большим устанавливается коэффициент усиления по переменному току; в результате напряжение смещения на выходе оказывается минимальным, и обеспечивается превосходная стабильность по отношению к температуре.

Литература: М.Х.Джонс, Электроника — практический курс Москва: Техносфера, 2006. – 512с. ISBN 5-94836-086-5

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