Отрицательная обратная связь в оу
К0 – собственный коэффициент усиления (прямого) ОУ без отрицательной обратной связи (ООС)
β – коэффициент передачи цепи ООС
F – коэффициент петлевого усиления ОУ с ООС
Коэффициенты усиления в оос
РАСЧЕТ КАСКАДА ОУ
Структурная схема многокаскадного усилителя
НЕИНВЕРТИРУЮЩИЙ УСИЛИТЕЛЬ
ООС – делитель напряжения
Вход цепи ООС соединен параллельно с выходом ОУ
Выход цепи ООС соединен последовательно с инвертирующим входом ОУ
Способ организации ООС:
Последовательный по входу и параллельный по выходу, т.е. последовательный по напряжению
РАСЧЕТ НЕИНВЕРТИРУЮЩЕГО УСИЛИТЕЛЯ
Полярность выхода совпадает с полярностью входа
Для переменного входного сигнала выходной сигнал находится в фазе с входным
R1 и R2 берут >1 кОм, сначала задают R1, затем выбирают R2
ПОВТОИТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ
Полярность сигналов совпадает, β = 1.
Rвх = ∞ и Rвых = 0 =>буферный каскад.
Для согласования источника сигнала с высоким выходным сопротивлением с низкоомной нагрузкой (вход следующего каскада).
МОДИФИКАЦИЯ ПОВТОРИТЕЛЯ
Разделительный С – для устранения попадания постоянной составляющей на вход ОУ
R (большая емкость) – для обеспечения пут небольшому входному току (току утечки)
Минус: приводит к уменьшению Rвх каскада
ИНВЕРТИРУЮЩИЙ ОУ (1)
Способ организации ООС: параллельный и по входу, и по выходу, т.е. параллельной по напряжению.
Инвертирующий вход – виртуальный ноль
РАСЧЕТ ИНВЕРТИРУЮЩЕГО УСИЛИТЕЛЯ (2)
Выходное напряжение противоположно по фазе входному
Недостаток: малое входное сопротивление (импеданс) Zвх = R1
Малые сигналы: во избежание погрешности усиления из-за токов смещения в цепи инвертирующего входа резистор = R1, а R2 < 100 кОм
ФОТОДИОДНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ
Схема преобразования света (тока от фотодиодов) в напряжение:
0,002 мкВт =>10В, Ur=Uвых
С <1 пФ – для компенсации влияния емкости фотодиода (0,01 мкФ), приводящей к изменению коэффициента усиления.
Оптические импульсные оксиметры, оптические глюкометры, лабораторные спектрометры.
СУММИРУЮЩИЙ УСИЛИТЕЛЬ (инвертирующий)
+ Входы к инвертирующему усилителю.
Если R1=R2=R3=Rос, то
Выходной сигнал пропорционален мгновенной алгебраической сумме всех входных сигналов.
Сигнальный микшер – НЧ сигналы (20 Гц – 20 кГц)
ПОЛУЧЕНИЕ СРЕДНЕГО СИГНАЛОВ
Если все резисторы на входе равны R1=R2=R3, а
В общем случае:
Roc = R1 / N
На выходе – мгновенное среднее значение всех сигналов
Суммирующий усилитель (неинвертирующий)
Для суммирования требуется иметь на выходе сигнал, равный сумме входных сигналов
ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ
Особенности дифференциального усилителя (ДУ):
Используются оба входа: инвертирующий и неинвертирующий
Дополнительный делитель R3, R4 на неинвертирующем входе – для выравнивания входов ОУ (балансировка, симмерирование входов)
Значения сопротивлений удовлетворяют равенству:
R2/R1=R3/R4
Расчет – принцип суперпозиции
ПРИНЦИП СУПЕРПОЗИЦИИ
Ток, протекающий под воздействие нескольких ЭДС, равен алгебраической сумме частичных токов, протекающих от каждой из ЭДС в отдельности.
Алгоритм:
Оставляем в цепи одну ЭДС, все остальные полагаем = 0 рассчитываем частичные токи, протекающие под воздействием этой ЭДС
Оставляем в цепи другую ЭДС, остальные полагаем = 0, рассчитываем частичные токи
И т.д. столько раз, сколько ЭДС
Действительный ток, протекающий под воздействием всех ЭДС, определяем как алгебраическую сумму частичных токов
РАСЧЕТ ДУ (шаг 1)
Пусть U2 = 0, тогда эквивалентная схема – инвертирующий усилитель
РАСЧЕТ ДУ (шаг 2)
Пусть U1 = 0, тогда эквивалентная схема – неинвертирующий усилитель
РАСЧЕТ ДУ (шаг 3)
Минусы: низкий Zвх, нелегко изменить Кд (сразу оба R)
ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ
Особенности инструментального усилителя (ИУ):
Два ОУ (А1 и А2) с 3-мя резисторами на входе ДУ (А3)
ОУ А1 и А2 – буферные усилители для входных напряжений U1 и U2
Резистор R – управляет коэффициентом усиления
Остальные резисторы могут быть одинаковыми (R1)
РАСЧЕТ ИУ (1)
Общий Rв замкнутой ОС в ОУ А1 и А2, при действии противофазных сигналов U1 и U2 сигналы ОС (тоже в противофазе) взаимно вычитаются в точке, делящей R«пополам» =>эта точка – виртуальная земля, а для каждой ОС при расчете берем делитель напряжения с R/2 вместо R.
РАСЧЕТ ИУ (2)
