КОЭФФИЦИЕНТЫ УСИЛЕНИЯ В ООС
РАСЧЕТ КАСКАДА ОУ Структурная схема многокаскадного усилителя
НЕИНВЕРТИРУЮЩИЙ УСИЛИТЕЛЬ
ООС – делитель напряжения Вход цепи ООС соединен параллельно с выходом ОУ
21
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
22
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)
23
Способ организации ООС: параллельный и по входу, и по выходу, т.е.
параллельной по напряжению.
Инвертирующий вход – виртуальный ноль
РАСЧЕТ ИНВЕРТИРУЮЩЕГО УСИЛИТЕЛЯ (2)
24
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.
25
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
26
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
27
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:
1.Оставляем в цепи одну ЭДС, все остальные полагаем = 0
рассчитываем частичные токи, протекающие под воздействием этой ЭДС
2.Оставляем в цепи другую ЭДС, остальные полагаем = 0,
рассчитываем частичные токи
3.И т.д. столько раз, сколько ЭДС
4.Действительный ток, протекающий под воздействием всех ЭДС,
определяем как алгебраическую сумму частичных токов
28
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)
29
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)
30