Входное сопротивление усилителя сигналу переменного тока

Rвх = 15 кОм.

Эпюра напряжения, наблюдаемого в точке В, представлена на рис. 4.5.

UВ, В 6 5 4

2

1

0

t

Рис. 4.5

При построении усилительных устройств на основе схем Нортона необходимо помнить, что такие схемы в состоянии отдавать в нагрузку лишь сравнительно малые токи, приблизительно равные 5...6 мА. Это обстоятельство должно учитываться при выборе сопротивления нагрузки, а также сопротивления Rос, поскольку оно оказывается включенным практически параллельно сопротивлению нагрузки.

4.4. Инвертирующий сумматор

Схема сумматора приведена на рис. 4.6. Как и в предыдущем

случае, напряжение смещения рабочей точки UВ0 = Uп Rос /R1. Помимо постоянной составляющей, в точке В схемы будет наблюдаться и переменная составляющая, обусловленная сигналами переменного тока Uс1, Uс2, Uс3.

По аналогии со случаем инвертирующего усилителя напряжение

UВ(t) = –Rос(Uс1/ R2 + Uс2/ R3 + Uс3/ R4), при R2 = R3 = R4 = R'

UВ(t) = –Rос /R' (Uс1 + Uс2 + Uс3).

80

Рис. 4.6

Пример. Рассчитать четырехканальный смеситель сигналов на основе усилителя Нортона. Входное сопротивление по каждому каналу должно быть не менее 15кОм. Регулировка входных н а- пряжений должна иметь диапазон не менее 10.Должна быть пр е- дусмотрена и регулировка усиления в смесителе. Сопротивление нагрузки Rн = 10 кОм.

Решение. Схема смесителя приведена на рис. 4.7.

Рис. 4.7

Поскольку минимальное требуемое входное сопротивление по каждому каналу должно быть не менее Rвх min = 15 кОм, то принимаем R2 =15 кОм, так как именно оно определяет входное сопротивление при выведенном R3.

81

Входные сигналы регулируются изменением сопротивлений резисторов R3. При требуемом диапазоне D = 10 = (R2+R3)/R2 по-

лучим R3 = 9R2, отсюда R3 = 9×15 = 135 кОм.

Выбираем в качестве резистора R3 потенциометр с сопротивлением R3 = 135 кОм. Выбор сопротивления резистора Rос определяется требуемой глубиной регулировки интенсивности звука, т.е. регулированием коэффициента усиления. Положим, что Ku max =

= 10, тогда Rос = 10R2 = 10×15= 150кОм. Выбираем п отенциометр

Rос = 150 кОм.

Сопротивление резистора R1, обеспечивающего оптимальное

смещение рабочей точки, R1 = 2R2 = 2×150 = 300 кОм. Выбираем потенциометр сопротивлением R1 = 300 кОм.

Для того чтобы при регулировании интенсивности звука не менялось напряжение смещения усилителя, движки потенциометров Rос и R1 должны быть механически связаны – сопротивления потенциометров должны меняться пропорционально.

Минимальное усиление в схеме наблюдается при полностью введенном R3, т.е. оно равно (при полностью введенном Rос):

Ku min = –Rос/(R2+R3) = –150 кОм/(15 кОм + 135 кОм) = –1.

4.5. Неинвертирующий усилитель

Схема усилителя представлена на рис. 4.8.

82

Рабочая точка смещается, как и в предыдущих схемах, соответствующим выбором сопротивлений резисторов R1 и Rос.

Поскольку потенциалы точек А и Б по переменному току попрежнему равны нулю, то Uc /R = Uн /Rос или Uн = UсRос /R, т. е.

Ku ос = Rос /R.

Таким образом, в неинвертирующем усилителе Нортона усиление по абсолютной величине равно усилению, имеющему место в инвертирующем усилителе. Как известно, в усилителях напряжения, выполненных на обычных операционных усилителях, они отличаются на единицу.

Пример. Рассчитать усилитель с коэффициентом усиления Ku ос = 10, который по нажатию управляющей кнопки будет либо не инвертировать, либо инвертировать выходное напряжение.

Входное сопротивление должно быть Rвх = 100 кОм. Решение. Схема такого усилителя представлена на рис. 4.9.

Рис. 4.9

Поскольку и в том, и другом положении переключателя Кл входное сопротивление данной схемы определяется резистором R, то его сопротивление R = 100 кОм. Отсюда сопротивление рези-

стора обратной связи Rос = Ku ос × R =100 кОм×10 =1 МОм. Сопротивление резистора R1 = 2Rос = 2×1 МОм = 2 МОм.

4.6. Неинвертирующий сумматор

Схема сумматора представлена на рис. 4.10. Аналогично предыдущим случаям

Uс1/ R2 + Uс2/ R3 + Uс3/ R4 + Uс4/ R5 = Uн/ Rос,

83