ОУ с последовательной обратной связью, примеры использования.
Операционный усилитель (ОУ) – универсальное усилительное устройство, изначально предназначенное для выполнения математических операций – откуда и название операционный. Графическое обозначение ОУ дано на рис.1.
Рис.1. Графическое обозначение ОУ, – коэффициент усиления ОУ
Кроме отмеченных выводов схемы ОУ имеют еще выводы питания, при необходимости, выводы частотной коррекции, балансировки, задания тока потребления и пр.
Абсолютные значения трех сигнальных напряжений, отсчитываемых относительно общего вывода питания, находятся в пределах питающих напряжений. Как правило, напряжения питания , . При этом размах выходного напряжения , и входных , симметричен в обеих полярностях и гарантированно перекрывает диапазон .
Основным свойством ОУ является чувствительность только к разности входных напряжений и не зависит от их абсолютных значений. Откуда вводятся два понятия: синфазное входное напряжение (общая составляющая напряжений на входах, которая должна подавляться) и дифференциальное входное напряжение , на которое усилитель реагирует. Будем считать, что , .
Для понимания работы схем с использованием ОУ полагают, что ОУ «идеальный». Под идеальным ОУ понимается следующее: – коэффициент усиления ОУ равен бесконечности; входное сопротивление ; ; коэффициент подавления синфазного входного напряжения равен ∞. Понятно, что с таким коэффициентом усиления ОУ никому не нужен. Поэтому он предназначен для работы с глубокой отрицательной обратной связью. Различают два вида широко используемой обратной связи в схемах с ОУ. Это параллельная и последовательная отрицательные обратные связи.
|
|
На рис. 2 представлена схема с ОУ, охваченным параллельной отрицательной обратной связью.
Рис.2. Параллельная отрицательная обратная связь
Из свойств идеального ОУ вытекает, что разность между инвертирующим и неинвертирующим входами чрезвычайно мала и входы можно считать виртуально (квази) закороченными. Выходное напряжение для данной схемы можно найти из следующих соображений. Поскольку инвертирующий вход – точка суммирования, находится под нулевым потенциалом, то ток, протекающий по резистору , является входным током, который будет определяться следующим соотношением , а выходное напряжение , откуда коэффициент усиления схемы с параллельной ООС будет равен , то есть определяется не свойствами ОУ, а элементами ОС , .
Схема с ОУ с последовательной отрицательной обратной связью представлена на рис. 3.
Рис.3. Последовательная отрицательная ОС
В данной схеме часть выходного напряжения передается на инвертирующий вход через делитель , . Напряжение на инвертирующем входе равно
|
|
.
Напряжение на неинвертирующем входе равно . Поскольку входы ОУ виртуально заземлены , то справедливо равенство
, ,
откуда
, .
Таким образом, коэффициент усиления схемы определяется, как и прежде, только соотношением сопротивлений резисторов , и не зависит от свойств от ОУ. Несколько схем включения ОУ с последовательной ОС представлено на рис. 3.
На рис.3а представлена схема сумматора. Напряжение , а напряжение находится следующим образом
,
где .
Рис.2. Схемы на основе ОУ с последовательной ООС
Таким образом, выходное напряжение представляет собой сумму входных, взятых с определенным весовым коэффициентом.
.
На рисунке 3б представлена схема повторителя. , . Достоинством схемы является высокое входное сопротивление и низкое выходное сопротивление . Схема используется для согласования источников напряжения с высоким и нестабильным выходным сопротивлением.
Недостатком схем с последовательной ООС является высокий уровень синфазного напряжения, равный напряжению на неинвертирующем входе.
Дата добавления: 2018-05-13; просмотров: 331; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!