Рис. 2.7

Схема охвачена единичной отрицательной обратной связью по постоянному току – выход схемы закорочен с инвертирующим входом. Это означает, что на выходе ОУ по постоянному току наблюдается

Uвых см = UА × 1+ Uвх сд,

где Uвх сд – входное напряжение сдвига ОУ.

Ситуация мало меняется, если в цепь отрицательной обратной связи включается резистор Rос (рис. 2.7, б). В самом деле , в этом случае

Uвых см = UА × 1+ Uвх сд + Iвх(–) Rос.

В силу малости Uвх сд + Iвх(–) Rос по сравнению с UА имеем:

Uвых см ≈ UА.

Таким образом и осуществляется смещение рабочей точки в ОУ с однополярным питанием. Схемы, представленные на рис. 2.7, базовые при построении усилителей переменного тока на основе ОУ с однополярным питанием.

2.2.1. Инвертирующие усилители

Схема инвертирующего усилителя, приведенная на рис. 2.8, по сравнению с базовой (рис. 2.7, б) дополнена тремя элементами: резистором R и двумя разделительными конденсаторами. Резисторы Rос и R обеспечивают усиление схемы по переменному то-

46

ку, которое равноKu = – Rос/R. Конденсатор С2, как и раньше, разделяет постоянную и переменную составляющие выходного пряжения. Конденсатор С1 обеспечивает постоянство отрицательной обратной связи по постоянному току. Таким образом, конденсаторы С1 и С2 в подобных схемах обязательны.

Рис. 2.8

Очевидно, что по переменному току данная схема ведет себя подобно обычному инвертирующему усилителю.

Пример. Определить напряжения в точках Б и В схемы на

рис. 2.8, если Uп = 12 В; R1 = 90 кОм; R2 = 30кОм; Rос = 100 кОм; R = 10 кОм; Uвх = 0,05 В.

Решение. Усиление усилителя по переменному току

Ku = – Rос/R = –100 кОм/10 кОм = –10.

Амплитуда выходного напряжения переменной составляющей

UБ m = +(0,05 В×2 ×10) = +0,7 В.

Напряжение смещения на выходе схемы

Uсм Б = Uп R2/( R1 + R2) = 12 В[30 кОм/(90 кОм + 30 кОм)] = +3 В.

Возможный диапазон изменений выходного напряжения

D = (0 + 2В)... (12 В – 2 В) = +2 ... +10 В.

Максимальное напряжение в точке Б

max UБ = 3 В + 0,7 В = 3,7 В.

Минимальное напряжение в точке Б

min UБ = +3 В – 0,7 В = 2,3 В.

47

Поскольку min UБ > +2 В, а max UБ < +10 В, то амплитуда п е- ременной составляющей не искажается. Соответствующие графики напряжений в точках А, Б и В схемы приведены на рис. 2.9, а, б и в соответственно.

Рис. 2.9

Пример. Притех же условиях,что и в предыдущем примере, входной сигнал увеличился до Uвх = 0,2 В. Построить эпюры н а- пряжения в точках А, Б и В схемы.

Решение. Амплитуда переменной составляющей выходного напряжения

UБ m = +0,2 В×2 ×10 = +2,8 В.

Минимальное напряжение в точке Б должно быть min UБ = +3 В – 2,8 В = 0,2 В.

Поскольку минимально возможное напряжение на выходе такого усилителя составляет +2 В, то максимальное значение амплитуды отрицательной полуволны окажется равным

UБ m(–) = 3 В – 2 В = 1 В.

Максимальное напряжение в точке Б

max UБ = +3 В + (+2,8 В) = +5,8 В.

48

Это меньше +10 В, что означает неискаженную амплитуду положительной полуволны напряжения в точке Б.

Соответствующие эпюры напряжения представлены на рис.

2.10, а, б и в.

Пример. Рассчитать делитель, обеспечивающий оптимальное смещение рабочей точки, и определить графики напряжений в точках Б и В схемы при сохранении условий предыдущего примера.

Решение. Очевидно, оптимальное смещение – условие максимальной неискаженной амплитуды выходного напряжения – име-

ет место при UА = Uп/ 2 = 12/2 = + 6 В, отсюда R1 = R2. Минимальное напряжение, наблюдаемое в точкеБ

min UБ = 6 В – 2,8 В = +3,2 В.

Это больше +2 В, что означает неис кажаемость амплитуды отрицательной полуволны. Эпюры напряжений в точках Б и В представлены на рис. 2.11, а и б.

Выходное сопротивление данного усилителя для сигналов переменного тока

Rвых = (Rвых МС / KuОУ) Ku ,

49