Дифференциальный усилитель на основе одного операционного усилителя: принцип работы, область применения, основные расчётные соотношения. Достоинства и недостатки.
Под дифференциальным усилителем понимается устройство, позволяющее в заданное число раз 
усилить разность входных напряжений. Простейшая схема дифференциального усилителя представлена на рис.1.
Рис.1. Дифференциальный усилитель на основе одного ОУ
В данной схеме входные напряжения подаются на два входа ОУ. Найдем, при каких соотношениях резисторов данная схема превращается в дифференциальный усилитель.
Поскольку данная схема линейная воспользуемся методом наложения для вывода выходного напряжения. Закоротим источник 
и найдем 
, затем закоротим 
и найдем 
. Выходное напряжение будем искать в виде:
.
Очевидно, что при 
,
а при 
.
.
При определенных соотношениях резисторов коэффициенты при и будут одинаковыми. Это справедливо при выполнении равенства
или 
.
Тогда для простоты 
, 
, коэффициент усиления 
.
К достоинствам схемы следует отнести простоту.
К недостаткам относятся: высокие требования к согласованию сопротивлений резисторов; невозможность подстройки коэффициента усиления одним резистором; разное входное сопротивление для источников и .
Дифференциальный усилитель на основе двух операционных усилителей: принцип работы, область применения, основные расчётные соотношения. Достоинства и недостатки.
На рис.1 дана схема дифференциального усилителя на основе двух ОУ.
Рис.1. Дифференциальный усилитель на основе двух ОУ
Находим выходное напряжение
,
,
.
При выполнении условия
, 
, 
.
, 
.
Коэффициент усиления схемы равен 
.
В данной схеме усилители для входных сигналов и работают как усилители с последовательной ООС, то есть с высоким входным сопротивлением. Однако схема требует точного согласования сопротивлений резисторов, а коэффициент усиления невозможно перестроить изменением сопротивления одного из резисторов.
Дифференциальный усилитель на основе трех операционных усилителей: принцип работы, область применения, основные расчётные соотношения. Достоинства и недостатки.
Схема дифференциального усилителя, которая не требует точного согласования сопротивлений резисторов, а коэффициент усиления которой можно перестроить изменением сопротивления одного из резисторов, приведена на рис.1.
В обычный дифференциальный усилитель 
введена схема на 
и 
, включенных для входного напряжения с последовательной ООС, то есть с высоким входным сопротивлением.
Рис.1. Инструментальный усилитель
Выходное напряжение будет иметь вид:
.
Напряжения 
и 
найдем методом наложения
; 
;
; 
.
В итоге
;
или
.
Таким образом, коэффициент усиления схемы
и при 
строгого равенства не требуется.
Из формулы расчета видно, что коэффициент усиления можно изменять резистором r.
Важным достоинством данного усилителя является независимость коэффициента усиления синфазной составляющей входного каскада ( , ) от коэффициента усиления для дифференциальной составляющей. Действительно, если положить, что 
, то напряжения и равны входному напряжению 
, в отличие от схем, в которых уровень синфазной составляющей зависит от коэффициента усиления. Такие усилители принято называть инструментальными.
Недостаток, обусловленный высокой степенью согласованности сопротивлений резисторов, устраняется тем, что они формируются за счет интегральной технологии. Резистор r выносится за пределы интегральной микросхемы.
Дата добавления: 2018-05-13; просмотров: 800; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!