Главная Операционные усилители



ботки сигналов в медицинских и научных приборах. Неприятность связана с тем, что емкостная реактивность обратно пропорциональна частоте. Поэтому мы должны были бы потребовать, чтобы на этих низких частотах применялись конденсаторы довольно большой емкости. Они имеют большие размеры, даже если взять электролитические конденсаторы. Если сравнить два конденсатора емкостью, скажем, 100 мкФ, то электролитический будет гораздо меньше, но при этом ему присуш, один недостаток- он чувствителен к полярности сигнала. Такое качество вряд ли может быть полезным в усилителе переменного тока.

Если проблема размеров в какой-то степени разрешается при использовании электролитических конденсаторов, то для того, чтобы решить проблему чувствительности к полярности сигналов, следует воспользоваться, например, схемой, показанной на рис. 6.3. Она реализует метод, позволяющий при сохранении большой емкости ликвидировать чувствительность к полярности. Вы совершите ошибку, если не рассмотрите эту схему как следует и подумаете, что она представляет собой простую последовательную схему, использующую два конденсатора. Если же вы сделаете такое предположение, то будете считать, что справедлива формула для последовательно соединенных конденсаторов. Если бы она была справедлива, то полная емкость составляла бы половину емкости одного конденсатора при условии, чта С\ = С2. В действительности однако, полная емкость показанного на рис. 6.3 соединения равна или Си или Сг при условии опять-таки их равенства. Такое соотношение обусловлено наличием диодов Дх и Дг.

Рассмотрим, что происходит при изменениях входного сигнала в положительном направлении. В этом случае диод Дх смещен в обратном направлении и не оказывает никакого влияния на С]. Через С\ сигналы проходят к точке соединения С-Сг Дх-Дг- С другой стороны, диод Дг смещен в прямом направлении, поэтому фактически он закорачивает Сг и передает сигналы непосредственно на следующий каскад.

Однако при изменении сигнала в отрицательном направлении ситуация изменяется. При этом диод Д\ смещен в прямом направлении, а диод Дг - в обратном. Так как теперь диод Дг

Вход


1 { 1


Выход

Рис. 6 3. Усилитель переменного тока с диодно-емкостной связью для работы

на низкой частоте.



отключен, он не оказывает никакого влияния на конденсатор С-Сигнал проходит через Сг на следующие каскады.

Описанная картина наглядно демонстрирует, что каждый конденсатор активно работает в схеме только в течение одного полупериода входного сигнала. Полярности подбирают так, чтобы каждый конденсатор воспринимал только сигналы нужной полярности. Современные электролитические конденсаторы, как танталовые, так и алюминиевые, могут быть сравнительно небольшими для тех скоростей изменения напряжения, которые обычно характерны для операционных усилителей. Эту схемную «хитрость» можно встретить в усилителях многих биологических и физиологических приборов.



Глава 7

ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЕ УСИЛИТЕЛИ ПОСТОЯННОГО ТОКА

До сих пор мы рассматривали усилители с несимметричным входом. Иначе говоря, у таких усилителей есть только один выход, на который поступает входной сигнал, создающий напряжение относительно земли. Тем не менее для многих измерительных схем и схем, входящих в состав научной аппаратуры, требуется дифференциальный вход. Конечно, стандартная ИС операционного усилителя удовлетворяет этому требованию, так как она имеет пару дифференциальных входов.

Ослабление синфазной составляющей

Вспомним сформулированные в гл. 1 правила работы операционного усилителя, которым подчиняется схема, изображенная на рис. 7.1. Каждое из напряжений и Е оказывает воздействие только на один вход, а напряжение Е подается сразу на оба входа. Таким образом, напряжение £3 известно под названием напряжения синфазной составляющей. Идеальный операционный усилитель, работающий в дифференциальном режиме, реагирует только на такой входной сигнал:

Е,, = {Е,-Е). (7.1)

и генерирует выходное напряжение, равное

£вых = Л,, (7.2а)

Ев = АЛЕ,-Е). (7.26)

Под воздействием напряжения синфазной составляющей £3 соответствующие входы оказывают на выход одинаковое по вели-


Рис. 7.1. Операционный усилитель с дифференциальными входами.



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


0.0113