Нарисуйте схемы инвертирующегоего и неинвертирующего усилителя на ОУ. Выведите значения коэффициентов усиления по напряжению для данных схем.
Схема на рис. 17а позв. Исп-ть операц. ус-ль в качестве неинверт-его ус-ля с высоким полным вх.R, причем коэф-т ус-ния всей схемы по U может быть жестко задан с пом-ю сопр-ий R1и Rо.с. Полн. вх.R всей схемы оказ-ся высоким, т. k. ед-ным путем для I между вх. и землей (вх.I) явл-ся выс. полн. вх.R оп-го ус-ля.
а б
Рис. 17. Неинвертирующий (а) и инвертирующий (б) усилитель
Сопр-ия R1и Rо.собр-ют делитель U с оч. малой нагр-й, в силу того что I, необ-ый для упр-ния ус-лем, очень мал (Iсм≈ 0). Поэтому через R1и Rо.с течет одинаковый I, и U, прил-ное к инверт-ему вх., равно UвыхR1 / (R1+ Rо.с).Если, напр., Uвх= 1 В, то ус-ль будет реаг-ть на прев-ние Uднад Uвых/А,меняя вых.U до тех пор, пока, U на инверт-ем вх. не станет равным U на неинверт-ем вх. (т. е. Uд = Uвых/A ≈ 0). Если R1 = 10 кОм и RО.С = 100 кОм, то , UBЫX должно стать равным 11 В для того, чтобы Uдстало настолько малым, чтобы точно соотв-ть вых.U ус-ля. После этого вых. U будет ост-ся равным 11 В, пока не изм-ся вх. сигнал.Чтобы пол-ть выр-ние для коэф-та ус-ния нашей схемы, напомним, что IR1 =IRo,c., так как Rвх→∞. Имеем IR1 = UR1/R1и IRo,c =URo,c /Rо.с. U на инверт-ем вх.ус-ля равно UBX+ UД, поэтомуIR1=(Uвх+ Uд)/ R1,IRo,c = [Uвых –(Uвх+ Uд)]/Rо.с.След-но, (Uвх+ Uд)/R1= [Uвых –(Uвх+ Uд)]/Rо.с. Поскольку Uвых=AUдиUд =(Uвых/A,то если, как мы предположили, А→∞ и Uд≈ 0, можно написать Uвх/R1 = (Uвых – Uвх)/Rо.с. Отсюда найдем коэф-т ус-ия схемы Uвых/ Uвх,кот. обычно наз.kоэф-м ус-ия с замкнутой обр. связью Ко.с или коэф-ом ус-ия замкн-го ус-ля. Решая ур-ие UвхRо.с= R1Uвых - R1UвхполучимUвх(Rо.с+ R1) = R1Uвых,(Rо.с+ R1)/R1 = Uвых/Uвх= Ко.с.Т. о, знач. Сопр-ия RО,СиR1опр-ют коэф-т ус-ия схемы по U. Формула для коэф-та ус-ия с замкнутой обр. связью неинверт-го ус-ляКо.с =(Rо.с+ R1)/R1 = Rо.с /R1 + 1 верна в случае, когда А >> Ко.с. Вторым видом выр-ия для коэф-та ус-ия (Ко.с = Rо.с/R1 + 1) удобнее польз-ся при решении задач.Исп-ние сопр-ий R1и Rо.с для того, чтобы подать часть вых.U на вх., как это сделано в рассм-ом неинверт-ем ус-ле, наз.введ-емобр. связи. Это – весьма важное понятие. Заметим, что сопр-ие R1 +Rо.сслед. выбирать таким, чтобы общий I нагр-и с учетом этого R не превышал макс.вых.I ус-ля. Если надо задать коэф-т ус-ия с обр. связью неинверт-го ус-ля, когда R1уже выбрано, следует разр-ть выр-ие для коэф-та ус-ия с обр.связью относительно Rо.с:Ко.с = Rо.с/R1 + 1, Ко.с – 1 =Rо.с/R1 так чтоRо.с =R1(Ко.с – 1).Теперь найдем выр-ие для коэф-та ус-ия инверт-го ус-ля. Как след.из самого наз-ия, вх. и вых. сигналы инверт-го ус-ля сдвинуты по фазе на 180°. Здесь, как и в случае неинверт-го ус-ля, благодаря выс. Коэф-ту ус-ия ус-ля без обр. связи для изм-ия вых.U ус-ля вовсем раб.диап-не дост-но весьма мал. знач. Uд. (Обычно Uвых.макс немного меньше U питания.) Если на схему подать положит.Uвх, то Uдстанет положит. и вых. потенциал начнет сниж-ся (поскольку вх.U подано на инверт-й вх. ус-ля). Вых.U будетменяться в отриц-ом напр-ии до тех пор, пока U на инверт-ем вх. (точкаА на рис. 17) не станет почти нулевым: Uд = Uвых/А ≈ 0. Т. о.,R1и Rо.сдейс-ют как дел-ль U междуUвых и Uвх, и отн-иеUвых/Uвхравно таковому дляRо.с/ R1. ТочкуАчасто наз. потенциально заземл-ой, потому что ее потенциал почти равен потенциалу земли, так какUд, как правило, весьма мало.Чтобы пол-ть выр-ие для коэф-та ус-ия с обр. связью, еще раз напомним, что IR1= IRo,c, a Rвх ус-ля велико. Поскольку IR1 = (Uвх – Uд)/ R1 и IRo,c= – (Uвх – Uд)/ Rо.с, можно написать, что (Uвх – Uд)/ R1 = – (Uвх – Uд)/ Rо.с. Знак минус перед правой частью этого рав-ва означ-т, что вых.инверт-н. Полагая Uд = 0 (так какА→∞), получим Uвх / R1 = – Uвых/ Rо.с.Коэф-т ус-ия с обр. связью равен
|
|
|
|
|
|
Kо.с= Uвых/ Uвх = – Rо.с/ R1. Вх.R схемы инверт-го ус-ля равно R1, в силу того что благ-ря обр. связи в точке А на рис. 17 сохр-ся прибл-но нулевой потенциал. Сопр-ие R1 долж.б. выбр. так, чтобы не нагр-ть ист-к UUвх, и, ест-но, Rо.сдолж. Б. дост-но большим, чтобы чрезм-е нагр-ть операц.ус-ль.
Билет 15
Дата добавления: 2018-04-15; просмотров: 220; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!