|
| |
 |
Электронные компоненты Мануалы Поскольку усилитель считается идеальным, входное сопротивление равно бесконечности, и в инвертирующий вход не поступает ток. По этой причине токи /i, /2 должны быть равны. После приравнивания правых частей формул (1.1) и (1.2) и решения относительно коэффициента усиления при замкнутой петле обратной связи получим л=1вых/вх=-ад1. (1.3) Отсюда можно заключить, что коэффициент усиления схемы идеального инвертирующего усилителя равен отношению сопротивлений двух резисторов и не зависит от самого усилителя.   Рис. 1.3. Неинвертирующий усилитель. Рис. 1.4. Повторитель напряжения. Входное полное сопротивление равно Ru а выходное равно нулю, Неинвертирующий усилитель. Рассмотрим теперь операционный усилитель в неинвертируюшем включении согласно схеме на рис. 1.3. Благодаря отрицательной обратной связи дифференциальное входное напряжение Vbx стремится к нулю, в результате чего напряжение Vri на резисторе R\ будет равно Vbx. Посколь ку резисторы Ri и R2 образуют делитель напряжения, выходное напряжение должно быть равно Vri (Ri -f Rd/Ri = Fbx (Ri + Wi. что можно также переписать в виде FBb,x/FBX=H-(i?2/i?l). (1.4) (1.5) Коэффициент усиления неинвертирующего усилителя задается отношением сопротивлений двух резисторов плюс 1. Входное сопротивление равно бесконечности, а выходное -нулю. Если взять специальный случай, когда сопротивление резистора Ri равно бесконечности, а R2 - нулю, то получается схема повторителя напряжения (рис. 1.4). Здесь коэффициент усиления равен единице, входное сопротивление бесконечно большое а выходное равно нулю. Эта схема реализует те же буферные функции, что и катодный или эмиттерный повторитель. 1.16. Уравнение обратной связи Чтобы вывести уравнение обратной связи для инвертирующего усилителя по схеме на рис. 1.2, вначале методом суперпозиции выразим Vt через входное и выходное напряжения. В результате получим Vi = \R,I{R, -f /?2)] Fbx -f [Rm, + R] вых- (1-6) Поскольку коэффициент усиления с разомкнутой обратной связью составляет -Ао, в данное уравнение можно вместо V/ подставить отношение -Увъш/Ао. После перегруппировки членов получим выражение общего коэффициента передачи с замкнутой петлей обратной связи Ао = IRARi + RM- 1/Л - RMi + Rl (1-7) Л=1Еых/вх- Если принять = Ri/iRiR2), то l- = R2/{Ri + R2)- Если теперь ввести в уравнение (1.7) параметр р, то общее выражение коэффициента передачи с замкнутой петлей обратной связи примет вид Л = (1-р)/(-1Мо-р). (1.8) или в предпочтительной форме Л, (инверт.) = Ло (р - 1)/(1 + Лор). (1.9) Далее рассмотрим неинвертирующее включение по схеме рис. 1.3. На основе эффекта делителя напряжения можно написать Vr, [RARi + R2)] Fbhx = Р 1вь.х. (1-10) Также очевидно, что Vi = V,,-Vr,. (1.11) Далее, выходное напряжение определяется выражением V,u. = Ao{V,,-Vr). (1.12) Если заменить Vr на рКвых в соответствии с уравнением (1.10) и затем решать относительно усиления с замкнутой петлей обратной связи, то получим ЛЛнeинвepт) = Лo/(l-f Лор). (1.13) Выражения (1.9) и (1.13) являются общими уравнениями обратной связи для инвертирующего и неинвертирующего вклю- 1.1 в. Список терминов Следующие термины определяют параметры операционных усилителей. Время нарастания: время, необходимое ступенчатому выходному напряжению для увеличения от 10 до 90 % своей полной амплитуды. Время установления: время, необходимое ступенчатому выходному напряжению для достижения заданного диапазона окончательных значений. Входная емкость: емкость между двумя входными зажимами при заземлении любого из них. Входное сопротивление: сопротивление между входными зажимами при заземлении любого из них. Входное сопротивление для синфазного сигнала: параллельное соединение сопротивлений, измеренных при малых сигналах между входными зажимами и землей. Входной ток смещения: среднее значение двух входных токов при пулевом выходном напряжении. Выходное сопротивление: внутреннее сопротивление для малого сигнала эквивалентного источника со стороны выходного зажима при напряжении на выходе, близком к нулю. Диапазон входных напряжений: диапазон напряжений е вольтах на любом входном зажиме, который нельзя превышать для обеспечения нормальной работы. Запас усиления: величина усиления в децибелах ниже уровня О дБ при фазовом сдвиге 180°. Запас фазы: величина (в градусах) фазового сдвига коэффициента передачи по петле ниже значения 180°, измеренная на. частоте единичного усиления. Коэффициент перегрузки: отношение максимальной девиации величины выходного сигнала к установившемуся значению его при ступенчатом входном сигнале. Коэффициент подавления синфазного сигнала: отношение коэффициентов усиления дифференциального и синфазного сигналов. , . : -. чений усилителя. Они должны быть знакомы тем, кто изучал системы обратной связи или теорию автоматического регулирования. Параметр р называется коэффициентом обратной связи, так как представляет ту часть выходного сигнала, которая подается обратно на вход. Произведение Лор рассматривается как «петлевое усиление» или «усиление по петле обратной связи». Значение этих уравнений будет продемонстрировано в разд. 1.2. 0 1 [ 2 ] 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 |