11.4 Методика приближенного анализа передаточных и других свойств схем на оу.

Инвертирующее включение ОУ.

Неинвертирующее включение ОУ.

Комбинированное включение ОУ.

Работу схем, приведенных на рис. достаточно наглядно можно проанализировать на основании следующих соотношений:

1. действует глубокая ООС (T >>1);

2. можно пренебречь сигнальными значениями напряжения .

Соотношение вытекает из следующего.входная разность потенциалов дифференциального каскада ОУ. (U_g), имеющегоK_g   (K_g ~10⁶) при

 в схеме с глубокой ООС потенциал точки анеинвертирующего усилителя и комбинированного включения следит за потенциаломU_вх+, а в инвертирующем включенииU_а = 0. В последнем варианте эту точку называютнулевой точкойилиточкой мнимого нуля. Потенциал этой точки (узела) в схеме инвертирующего включения независимо от втекающих и вытекающих в точкуа токов практически имеет нулевое значение.

Высокоомность по входу ОУ позволяет принять . Тогда можно получитьi₁=i_f, которое с учетомпозволяет проводить приближенный анализ схем на ОУ с глубокой ООС.

Для схемы инвертирующего включения 

Для схемы неинвертирующего включения:

Приближенный анализ схем на ОУ позволяет выделить ряд особенностей схем включения ОУ, приведенных выше:

1. При инвертирующем включении ОУ входное сопротивление схемы равно сопротивлению R₁. (из-за псевдозаземленности точкиа);

2. При неинвертирующем включении ОУ входное сопротивление схемы велико (~2R_вх.с.). Так как на двухполюсникеR_вх.g.практически отсутствует сигнальная составляющая.

3. При комбинированном включении входное сопротивление по инвертирующему входу равно сопротивлению R₁, а по неинвертирующему 2R_вх.с.

4. При комбинированном включении значение тока i₁, потребляемого от источника сигналаU_вх-, зависит от потенциалаU_вх+т.е. источник сигналаU_вх+ может оказать влияние на работу устройств, подключенных к неинвертирующему входу схемы.

5. При неинвертирующем и комбинированном включенных ОУ на входах ОУ может присутствовать существенное синфазное напряжение, равное напряжению U_вх+, тогда как при неинвертирующей это напряжение практически всегда отсутствует.

6. При комбинированной схеме включения ОУ коэффициент усиления относительно неинвертирующего входа зависит не только от сопротивленийR₁иR_f, но и от внутреннего сопротивленияR_c-источника сигналаU_вх-.

7. Подобная методика полезна при анализе нелинейных по передаточным свойствам устройств, когда в выше приведенных схемах в цепи ОС в качестве двухполюсников R₁иR_fиспользованы элементы с нелинейными ВАХ.

11.5. Схемы обработки аналоговых сигналов с трехполюсником в цепи обратной связи.

Расширение функциональных преобразований аналоговых сигналов с помощью ОУ возможно при использовании в цепи ОС ОУ вместо двухполюсника трехполюсника. Оценим свойства этих схем.

а)

б)

в)

В предыдущем разделе показано, что при анализе схемы на ОУ можно принять:



Трехполюсник можно представить в виде:

В схеме рис. а трехполюсник работает в режиме короткого замыкания его входного зажима (а) на точку нулевого потенциала, т.к. благодаря глубокой ООС значение потенциалаU_aнезависимо от выходного тока трехполюсника практически равно нулю. Передаточные свойства определяются сопротивлениемZ_аб, имеющим место в режиме короткого замыкания зажима (а) на точку нулевого потенциалаU_a= 0.

ток короткого замыкания в точке (а).

В соответствии с принципом приближенного анализа можно составить цепочку рассуждений:

Частный случай трехполюсника – выполнение его по Т-образной схеме. При этом:

Обычно используют трехполюсники при условии: Z₁=Z₂=Z₄=R,Z₃=R₃.

 при достаточно больших Rусилитель с трехполюсником в инверсном включении может выступать в роли масштабного усилителя, оюладаюшего повышеннымR_вх=Rи большим усилением

Для схемы неивертирующего усилителя с трехполюсником в цепи ООС ОУ K_f = 1 + (Z₂Z₃ + Z₄Z₁ + Z₂Z₄ + Z₄Z₃)/(Z₁Z₃) 

Для комбинированной схемы включения:

U_вых = [1 + (Z₂Z₃ + Z₄Z₁ + Z₂Z₄ + Z₄Z₃)/Z₁Z₃]U_вх+ -

• [(Z₂Z₃ + Z₂Z₄ + Z₃Z₄)/Z₃Z₁]U_вх;

U_вых = 2 (2 + R/R₃)U_вх+ - (2 + R/R₃)U_вх-