3.4. Операційні перетворювачі на базі підсилювачів з від`ємним зворотним зв`язком

Вище ми розглянули основні конфігурації інвертувального, неінвертувального і диференційного підсилювачів на основі ОП. Нарівні з цими базовими схемами знаходять застосування також різні їх модифікації, частину яких ми розглянемо в даному параграфі .

3.4.1. Підсилювачі з т-подібним ланцюгом від`ємного зворотного зв`язку

Збільшення значення коефіцієнта підсилення призводить у результаті до збільшення значення опору резистора ВЗЗ до значень, при яких суттєво збільшується адитивна складова похибки, а також випадкова змінна напруга завдяки електромагнітним наведенням. У цьому випадку для суттєвого збільшення коефіцієнта підсилення при достатньо обмежених значеннях резисторів ВЗЗ використовуються схеми інвертувального і неінвертувального підсилювачів, в яких в ланку зворотного зв’язку входить Т–подібний триполюсник, який складається з резисторів R₂, R₃, R₄ (рис. 3.11). Це дає можливість зменшити діапазон опорів, необхідних для отримання заданих значень коефіцієнтів підсилення. При цьому коефіцієнти підсилення визначаються співвідношеннями

Рис. 3.11 - Схеми підсилювачівз Т-подібними ланками зворотного зв’язку

, (3.41)

. (3.42)

Порівнюючи (3.41), (3.42) з формулами (3.9), (3.10), бачимо, що в даному випадку діапазон зміни опору може бути значно менший. Якщо, наприклад, необхідно побудувати підсилювачі , що мають коефіцієнт підсилення │К_н│≈К_н≈ 100, то в базових схемах рис. 3.5.а,б потрібно використати резистори, для яких виконується співвідношення між їх опорами R₂/R₁≈100. Використовуючи схеми рис. 3.11, отримаємо ті ж коефіцієнти підсилення при R₂/R₁≈R₃/R₄≈10. Т- подібний триполюсник, звісно, можна використати і в зворотному зв’язку простого диференційного підсилювача, який отримаємо при об’єднанні схем рис. 3.11.а.б.

Абсолютну, зведену до виходу, похибку підсилювачів з Т-подібним ВЗЗ подамо співвідношенням

, (3.43)

де k_п=R₂₃/R₁ – коефіцієнт підсилення підсилювача з Т-подібним ВЗЗ; ; ; ; , - абсолютна та відносна похибки ланки ВЗЗ.

Якщо , то значення адитивної складової похибки дорівнюватиме

.

3.4.2. Підсилювачі змінної напруги

В тих випадках, коли підсилювач призначений для підсилення тільки змінної складової вхідного сигналу, в їхні вхідні кола зазвичай включають розподільні

Р ис. 3.12 - Схеми підсилювачів змінної напруги

конденсатори на рис. 3.12,а подана схема простого диференційного підсилювача змінної напруги. При R₄ = R₂ , R₃ = R₁, С₂ = С₁ нижня гранична частота такого підсилювача на рівні 3 дБ , тобто частота , на якій коефіцієнт підсилення спадає приблизно на 30% , дорівнює 1/(2πR₁ С₁) як для сигналу U₁ , так і для сигналу U₂ . Верхня гранична частота залежить від інерційності використовуваного ОП і від параметрів ланцюгів частотної корекції.

Для побудови неінвертувального підсилювача змінної напруги часто використовують схему, показану на рис. 3.12,б. ЇЇ перевага – можливість отримання високого вхідного опору. В даному випадку Н – вхід ОП для постійного струму з’єднаний з землею через послідовно включені резистори R₃ і R₁. Якщо в заданій частотній смузі опір конденсатора С₁ достатньо великий, то змінна напруга в точці а (рис. 3.12,б) буде такою ж , як і на Н-вході ОП . Оскільки напруга на І– і Н –входах ОП практично однакові , то виявляється , що напруга на обох виводах резистора R₃ майже рівні . Внаслідок цього струм через резистор R₃ буде рівним , а вхідний опір підсилювача за схемою рис. 3.12,б – більшим. Якщо знайти в операторному вигляді коефіцієнт підсилення підсилювача, то одержимо

. (3.44)

З (3.44) випливає, що для зменшення частотної складової похибки підсилювача на низьких частотах необхідно збільшити постійні часу C₁R₁, C₁R₃ і C₂R₃ .