3.6.4 Выбор схемы включения оу и расчет цепей обратной связи
1. Схема инвертирующего включения операционного усилителя приведена на рисунке 3.13.
Рисунок 3.13 – Схема инвертирующего включения ОУ
При инвертирующей схеме включения коэффициент усиления каскада рассчитывается по формуле
. (3.2)
Зная коэффициент усиления К2, который должен обеспечивать данный каскад и, задавшись значением сопротивления Rвх2 из номинального ряда, необходимо выразить и рассчитать сопротивление ROC2 из выражения (3.2). При выборе Rвх2 необходимо учитывать, что номинал этого резистора определяет входное сопротивление данного каскада и является нагрузкой предыдущего, поэтому его значение должно быть не менее 2 кОм чтобы облегчить выбор ОУ предшествующего каскада.
После расчета сопротивления ROC2 необходимо выбрать ближайшее значение из номинального ряда R'OC2 и уточнить, пересчитав, коэффициент усиления с поправкой К2П по формуле (3.2) для уменьшения ошибки при последовательном соединении нескольких усилительных каскадов.
2
.
Схема
неинвертирующего включения
операционного усилителя приведена на
рисунке 3.14.
Рисунок 3.14 – Схема неинвертирующего включения ОУ
При неинвертирующей схеме включения ОУ коэффициент усиления каскада определяется по формуле
. (3.3)
При последовательном включении двух каскадов (рисунок 3.15) прежде, чем рассчитывать элементы входного каскада необходимо пересчитать коэффициент усиления входного каскада для уменьшения ошибки.
,
где К – коэффициент усиления всего предварительного усилителя;
К2П – коэффициент усиления второго каскада с рассчитанной цепью ООС (с поправкой).
Рисунок 3.15 – Последовательное включение двух каскадов на ОУ
Определение номиналов резисторов ROC1 и R1 происходит аналогично инвертирующей схеме. После выбора ROC1 из номинального ряда можно рассчитать по формуле (3.3) коэффициенты усиления с поправкой входного каскада К1П и предварительного усилителя в целом КП
КП= К1П ·К2П.
Отметим, что операционные усилители относятся к классу усилителей с большим входным сопротивлением (порядка 1…1000 МОм). При проектировании устройств на основе ОУ использовать такие значения оказывается нецелесообразно, т.к. на большое входное сопротивление могут наводиться значительные помехи от соседних цепей. Поэтому на практике намеренно уменьшают входное сопротивление, шунтируя его резистором Rвх1. В этом случае резистор Rвх1 оказывается подключенным параллельно RвхОУ (см. рисунок 3.16).
Рисунок 3.16 – Эквивалентная схема входной цепи
При условии RвхОУ >>Rвх1 сопротивление RвхОУ в расчете можно не учитывать и входное сопротивление каскада принять равным Rвх1, которое выбирается согласно ТЗ из номинального ряда.
Следует также добавить, что при составлении электрических принципиальных схем каскадов на ОУ необходимо учитывать их типовые схемы включения, приводимые в справочной литературе.