Главная Операционные усилители




Рис. 6.1. Неинвертирующий усилитель переменного тока с трансформаторной связью (а); инвертирующий усилитель переменного тока с емкостной связью (б); неинвертирующий усилитель переменного тока с емкостной связью (в).

три схемы, приведенные на рисунке, основаны на схемах усилителя постоянного тока с несимметричным выходом, которые мы обсудили раньше.

Схема, показанная на рис. 6.1, а, использует повторитель с неинвертирующим входом. Здесь усилитель постоянного тока преобразуется в усилитель переменного тока с помощью трансформатора 7]. Трансформатор? может иметь свой собственный



коэффициент повышения напряжения, зависящий от отношения числа витков первичной и вторичной обмоток. Его следует принимать во внимание при составлении уравнений для коэффициента усиления. Коэффициент усиления по напряжению для переменного тока определяется следующим образом:

Л„ = (Лзт/Алерв) [1 +№о.о/вх)]- (6-1)

Давайте подсчитаем коэффициент усиления по напряжению для каскада усилителя переменного тока, подобного тому, который показан на рис. 6.1, а, в котором /?о.с = 100 кОм, /?вх=10 кОм и отношение числа витков в обмотках трансформатора Лвт/Лперв составляет 1:3.

А, = (3/1) [1 + (100/10)] = (3) (11) = 33.

С этой схемой связаны две проблемы, которые могут доставить много хлопот. Одна связана с тем, что трансформаторы - неидеальные устройства и их частотная характеристика может не удовлетворять требованиям какого-либо определенного практического случая. Другая проблема состоит в том, что обычно габариты трансформатора превышают габариты всех остальных компонентов схемы и в некоторых случаях решение этой проблемы может вызвать затруднения.

На рис. 6.1,6 показан усилитель переменного тока, построенный на основе схемы простого инвертирующего повторителя по-стояного тока. В этом варианте схемы конденсатор блокирует сигналы постоянного тока, но пропускает сигналы переменного тока. Происходит, правда, некоторое ослабление сигналов переменного тока на частотах, для которых конденсатор С\ обладает высокой реактивностью.

Еще один способ реализации этой идеи основан на использовании схемы неинвертирующего повторителя постоянного тока. Эта схема показана на рис. 6.1, е. Здесь, как и в предыдущем случае, конденсатор С\ должен блокировать сигналы постоянного тока и пропускать сигналы переменного тока. В идеальной схеме, построенной из идеальных компонентов, нет необходимости в резисторе R\, но реальные операционные усилители часто совсем не похожи на идеальные. На входах у них протекают небольшие токи смещения, которые могут зарядить конденсатор Ci до такого значения, что это приведет к неприятным последствиям. Дело в том, что операционный усилитель воспринимает напряжение на конденсаторе Cj, созданное этими токами смещения, как еще один входной сигнал. Если этот потенциал достигнет значения, при котором с учетом коэффициента усиления происходит насыщение каскада, то усилитель перестанет реагировать на входные сигналы. Разряд конденсатора С\ происходит через резистор R\ - вот для чего ставят в схему этот резистор. К сожалению, при этом уменьшается входное сопротивление, которое в схеме неинвертирующего повторителя, как правило




Рис. 6.2. Усовершенствованный усилитель переменного тока с обратной связью.

очень велико. Входное сопротивление уменьшается до значения, не превышающего сопротивления Ri. В связи с этим принято выбирать сопротивление Ri как можно более высоким, учитывая в первую очередь возможность насыщения усилителя при использовании Ri.

На рис. 6.2 показан улучшенный усилитель переменного тока, в котором используются свойства обратной связи операционного усилителя. Эту схему можно рекомендовать для случаев, где важным критерием является стабильность.

Интегральный усилительный блок, который называют дифференциальным токовым усилителем (ДТУ) или усилителем Нортона, представляет собой в первую очередь усилитель переменного тока. Я, однако, отложил его описание до гл. 7, так как оно понадобится также при описании дифференциальных усилителей.

Как можно изменять частотную характеристику

Частотные характеристики усилителей переменного тока определяются конденсаторами и значениями постоянных времени RC. Шунтирующие, развязывающие конденсаторы или конденсаторы, выполняющие такие функции, как конденсатор Сг (блокировка постоянной составляющей) на рис. 6.1, s, выбирают с учетом практического опыта так, чтобы емкостная реактивность конденсатора не превышала Vio величины сопутствующего сопротивления. Реактивность конденсатора определяется на самой низкой частоте из диапазона, где схема должна работать нормально; как правило берется нижняя точка по уровню 3 дБ. Однако в усилителях, которые обычно работают с сигналами, имеющими составляющие очень низкой частоты, выполнить такое условие бывает нелегко. С такими сигналами, между прочим, часто работают предусилители, используемые для обра-



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


0.0134