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: 788; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!