Основні схеми ввімкнення

Інвертуючий підсилювач на ОП може бути реалізований, наприклад, за схемою (рис.5.4). Користуючись принципом віртуального замикання, отримаємо формулу розрахунку величини коефіцієнта підсилення.

Рис.5.4 Інвертуючий підсилювач на ОП

Вхідна напруга дорівнює спаду напруги на R1:

За принципом віртуального замикання:

При цьому вихідна напруга:

Спад напруги на R2 дорівнює:

Отже, вихідна напруга

Поділивши ліву і праву частину на U_вх , отримаємо:

Дана формула отримана для випадку ідеального операційного підсилювача, в реальному ж випадку слід враховувати скінченну величину опору між вхідними електродами підсилювача (рис.5.5 а). При цьому:

а) б)

Рис.5.5 Врахування скінченності величини опору між вхідними електродами підсилювача: а) вхідний опір: б) вихідний опір.

Слід розрізняти R_вх для диференційного (парафазного) та синфазного сигналів. У першому випадку орієнтовна величина R_вх ~ 2h_11e, у другому - R_вх ~ 1 ¤ h₂₂. Вихідний опір реального підсилювача відмінний від нуля, а отже, при під’єднанні опору навантаження буде відбуватися перерозподіл вихідної напруги між внутрішнім вихідним опором та опором навантаження схеми (рис.5.5 б).

Величина вихідної напруги буде дорівнювати спаду напруги на резисторі R_н і з урахуванням внутрішнього опору буде визначатись як

введем заміну, а саме

В цьому випадку величина коефіцієнта підсилення буде визначатись виразом:

З наведеної формули видно, що

У випадку інвертуючого підсилювача реалізовано паралельний від’ємний обернений зв’язок за напругою. При цьому величина вихідного опору схеми буде меншою, ніж власний вихідний опір операційного підсилювача на величину 1+bК

Під b слід розуміти величину:

, де rg - внутрішній опір джерела сигналу.

Рис.5.6. Еквівалентна схема вхідних кіл інвертуючого підсилювача на ОП.

Якщо джерело підсилюваного сигналу є джерелом струму, тобто r_g >> R₁, і отже, при великому Rвх опір R₂ << R₁', то b = 1. Тому вихідний опір при наявності такого оберненого зв’язку буде

Для сучасних ОП величина К ~ 10⁴ ¸ 10⁵, отже одиницею можна знехтувати, тоді одержимо

Величина вихідної напруги визначається вхідним струмом

Ці дві обставини, а саме низький вихідний опір і залежність величини вихідної напруги від вхідного струму, дають підстави вважати цю схему перетворювачем вхідного струму в напругу.

Не інвертуючий підсилювач

Схема електрична принципова не інвертуючого підсилювача на ОП зображена на рис.5.7.

Рис.5.7. Схема електрична принципова не інвертуючого підсилювача на ОП.

При аналізі роботи схеми використовуємо принцип віртуального замикання. З достатнім степенем точності для даної схеми

, де , .

Оскільки , то

.

Отже, коефіцієнт підсилення

.

У даному випадку реалізований послідовний від’ємний обернений зв’язок за напругою, тому велична вхідного опору схеми буде такою:

,

де

.

Якщо R₂ = 0, то b = 1. Тоді вхідний опір схеми буде

.

Приймемо, що величина К ~ 10⁴ ÷ 10⁵. Тому

Зважаючи на ту обставину, що при R₂=0 величина Ku=1, ми отримаємо схему з великим вхідним і низьким вихідним опорами при коефіцієнті підсилення, який дорівнює одиниці, тобто дана схема є повторювачем напруги.

Розглянуті вище схеми інвертуючого та не інвертуючого підсилювачів,

незважаючи на різницю в основних параметрах і характеристиках мають одну рису, яка притаманна більшості радіосхем, – це одно в ходовість.

В обох випадках використання ОП сигнал подавався на один вхід, а другий використовують лише для організації оберненого зв’язку.

Проте ОП підходять і для випадку, коли технічне завдання вступає в суперечку із принципом одно в ходовості. Тоді використовують різницеве, або диференційне ввімкнення. Саме така схема ввімкнення дозволяє порівнювати одночасно два незалежних вхідних сигнали.

Диференційний підсилювач

Схема електрична принципова диференційного підсилювача на ОП зображена на рис.5.8.

Рис.5.8 Схема електрична принципова диференційного підсилювача на ОП.

Використовуємо принцип віртуального замикання стосовно схеми (рис.5.8)

;

.

Напруга, що буде діяти на виході підсилювача,

,

де

, оскільки , тому .

Отже,

.

Зробимо заміну U^­– на U^­+, оскільки :

;

;

.

Вважатимемо, що R₁ = R₂, R₃ = R₄. Спростивши вираз, ми отримаємо

.

Коефіцієнт підсилення диференційного сигналу за умови R₁ = R₂, R₃ = R₄ визначається відношенням опорів ОЗ R4 та вхідного опору R1.

Дата добавления: 2014-11-18