Вопрос 2. Дифференциальные усилители. Принцип действия и характеристики.

Дифференциа́льный усили́тель — электронный усилитель с двумя входами, выходной сигнал которого равен разности входных напряжений, умноженной на константу. Применяется в случаях, когда необходимо выделить небольшую разность напряжений на фоне значительной синфазной составляющей.

Выходной сигнал дифференциального усилителя может быть как однофазным, так и дифференциальным. Это определяется схемотехникой выходного каскада.

Принцип действия.

Дифференциальные входы усилителя состоят из двух выводов - V+ и V-, идеальный операционный усилитель усиливает только разницу напряжений между двумя этими входами, эта разница называется дифференциальным напряжением на входе. Напряжение на выходе операционного усилителя определяется формулой

Vout = AOL (V+ - V-)

где V+ - напряжение на неинвертирующем (прямом) входе, V- - напряжение на инвертирующем (инверсном) входе, и AOL - коэффициент усиления усилителя с разомкнутой петлёй обратной связи (то есть обратная связь от выхода ко входу отсутствует).

Операционный усилитель без отрицательной обратной связи (компаратор)

Значение коэффициента усиления у микросхем операционных усилителей обычно большое - 100000 и более, следовательно довольно небольшая разница напряжений между входами V+ и V- приведёт к появлению на выходе усилителя напряжения почти равному напряжению питания. Это называется насыщение усилителя. Величина коэффициента усиления AOL имеет технологический разброс, поэтому не стоит использовать один операционный усилитель в качестве дифференциального усилителя, рекомендуется применять схему из трёх усилителей. Без отрицательной обратной связи, и возможно при наличии положительной обратной связи, операционный усилитель будет работать как компаратор. Если инвертирующий вход соединить с общим проводом (нулевым потенциалом) напрямую или через резистор, а напряжение Vin, поданное на неинвертирующий вход будет положительным, то выходное напряжение будет максимально положительным. Если подать на вход отрицательное напряжение Vin, то на выходе напряжение будет максимально отрицательным. Поскольку с выхода на входы обратная связь отсутствует, то такая схема с разомкнутой цепью обратной связи будет работать как компаратор, коэффициент усиления схемы будет равен коэффициенту усиления операционного усилителя AOL.

Характеристики

Коэффициент усиления с разомкнутой петлёй обратной связи равен бесконечности (при теоретическом анализе полагают коэффициент усиления при разомкнутой петле обратной связи AOL стремящимся к бесконечности).

Диапазон выходных напряжений Vout равен бесконечности (на практике диапазон выходных напряжений ограничивают величиной напряжения питания Vs+ и Vs-).

Бесконечно широкая полоса пропускания (т.е. амплитудно-частотная характеристика является идеально плоской с нулевым фазовым сдвигом).

Бесконечно большое входное сопротивление (Rin = ∞, ток из V+ в V- не течёт).

Нулевой входной ток (т.е. предполагается отсутствие токов утечки и токов смещения).

Нулевое напряжение смещения, т.е. когда входы соединены между собой V+ = V-, то на выходе присутствует виртуальный ноль (Vout = 0).

Бесконечно большая скорость нарастания напряжения на выходе (т.е. скорость изменения выходного напряжения не ограничена) и бесконечно большая пропускная мощность (напряжение и ток не ограничены на всех частотах).

Нулевое выходное сопротивление (Rout = 0, так что выходное напряжение не меняется при изменении выходного тока).

Отсутствие собственных шумов.

Бесконечно большая степень подавления синфазных сигналов.

Бесконечно большая степень подавления пульсаций питающих напряжений.

3 вопрос. Дешифратор. Определение, основные характеристики.

Дешифра́тор (декодер) — комбинационная схема, преобразующая n-разрядный двоичный, троичный или k-ичный код в -ичный одноединичный код, где — основание системы счисления. Логический сигнал активен на том выходе, порядковый номер которого соответствует двоичному, троичному или k-ичному коду. Дешифраторы являются устройствами, выполняющими двоичные, троичные или k-ичные логические функции (операции).