Главная Операционные усилители



зисторов Ri и R2. Соответствующее выражение для коэффици< ента передачи имеет вид

(5.24)

Однако имейте в виду, что задаче получения высокого значения коэффициента усиления на одном каскаде сопутствуют токи и напряжения смещения, а также трудности, связанные с трассировкой печатных проводников. Например, вы можете столкнуться с тем, что при высоком значении коэффициента усиления (от 5000 до 10 000) ток смещения величиной 1 мА может вызвать насыщение выхода усилителя. С этими схемами, как правило, легче справиться, если значение коэффициента усиления на каскад невелико и для каждого каскада или каждых дв}х каскадов предусмотрена компенсация смещения.



Глава 6

УСИЛИТЕЛИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Проще всего определить усилитель переменного тока как усилитель, чувствительный к сигналам переменного, а не постоянного тока. Однако из этого не следует, что усилители постоянного тока, о которых мы говорили в других главах, не воспринимают сигналы переменного тока. На самом деле они усиливают сигналы разных частот, от частоты постоянного тока до некоторой определенной частоты переменного тока. Напротив, усилители переменного тока воспринимают только сигналы переменного тока, иначе говоря, «изменяющиеся» сигналы, хотя нижний предел области определения частотной характеристики и составляет лищь доли герца. На самом деле для многих медицинских и научных приборов частотная характеристика определена вплоть до 0,05 Гц, но в связи с тем, что они не реагируют на постоянные сигналы, их относят к приборам переменного тока.

Почему их так называют?

Зачем же, спращивается, нужны усилители переменного тока, если большинство усилителей постоянного тока может также работать с сигналами переменного тока, имеющими частоту порядка нескольких килогерц? Хотя на первый взгляд этот вопрос может показаться праздным, на него все-таки нужно ответить. Зачастую усилитель переменного тока не имеет особых преимуществ перед усилителем постоянного тока; в таких случаях можно оставить свой выбор на усилителе постоянного тока, так как он проще. Однако в других случаях можно найти веские доводы в пользу усилителя переменного тока. Наверное, чаще всего к усилителю переменного тока прибегают в связи с необходимостью принятия мер против смещений в напряжении сигнала. Возьмем, например, распространенный электрокардиограф, с помощью которого снимают электрокардиограмму работы сердца. Американская Ассоциация больниц рекомендует полосу пропускания высококачественного электрокардиографа размещать в диапазоне от 0,5 до 100 Гц. Обратите внимание, что Нижний предел характеристики расположен очень близко к частотам постоянного тока. Возникает вопрос: почему бы не вос-



пользоваться простым усилителем постоянного тока? Дело в том, что электроды, с помощью которых воспринимаются небольшие электрокардиографические потенциалы, образуют пластину гальванического элемента, создающего смещение по постоянному току, причем типичная величина смещения может в несколько раз превышать амплитуду основных составляющих электрокардиограммы. Помимо того что смещение имеет большую амплитуду, с ним оказывается еще трудно справиться, так как за период в несколько минут оно сильно изменяется. Если бы смещение было стабильным, то не составило бы никакого труда предусмотреть в электрокардиографе средство создания противодействующего смещения, которое уменьшало бы влияние смещения, но на практике мы наблюдаем нестабильное положение оси, относительно которой изменяется сигнал.

Еще одна причина, по которой прибегают к использованию усилителя переменного тока, состоит в том, что его можно использовать как своего рода фильтр, позволяющий избавиться от определенных нежелательных частот, оказывающих влияние на нужный сигнал и искажающих форму выходного сигнала. Если усилитель используется в этом качестве, то пределы частотной характеристики выбираются такими, чтобы нежелательные компоненты усиливались в меньшей степени, чем нужные. Однако при выборе пределов нужно соблюдать осторожность, так как все периодические функции можно представить в виде ряда Фурье. Быстроизменяющиеся составляющие сигнала представлены высокочастотными компонентами ряда Фурье, а медленно изменяющиеся составляющие - низкочастотными компонентами. Если пределы выбраны неправильно, то частотная характеристика будет искажать выходной сигнал. Поэтому необходимо оценить, какие частоты можно ослаблять, чтобы потом не ломать голову над результатами.

Кроме того, если с умом использовать обратную связь, то усилитель переменного тока можно сделать более стабильным и менее подверженным искажениям. В определенных типах усилителей первое качество приобретает первостепенное значение. Например, усилитель переменного тока, используемый в усилителе постоянного тока с прерываниями может усиливать сигналы низкого уровня, частота и амплитуда которых близки к частоте и амплитуде напряжения дрейфа усилителя постоянного тока. С помощью специального устройства сигнал постоянного тока преобразуется в прерывистый. Прерывистый сигнал проходит через усилитель переменного тока, который благодаря наличию цепи обратной связи гораздо более стабилен.

Схемы усилителей переменного тока

Рис. 6.1 иллюстрирует, наверное, самый простой метод построения усилителя переменного тока, который, правда, не обеспечивает оптимальной характеристики работы устройства. Все



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


0.0115