Раздел: Документация
0 ... 16 17 18 19 20 21 22 ... 82 обратной связи в основной ОУ (на его неинвертирующий вход). Если, как и в простейшем дифференциальном усилителе (рис. 3-11, а), обеспечить равенство Ri/R2 = Rs/Ri, то выходное напряжение в данном случае будет вых V 2 " Ян 1 + RJRt Таким образом, регулировку усиления можно осуществлять, изменяя отношение Rs/Rs. Применение дифференциального усилителя для измерения тока /н в нагрузке RH некоторой цепи иллюстрирует рис. 3-13, е. Усилитель здесь имеет схему, отличную от рассмотренных выше, но может быть также отнесен к разряду дифференциальных усилителей, поскольку усиливает разность напряжений в точках а и b (рис. 3-13, в). К выходу ОУ в данном случае присоединен полевой транзистор, с истока которого снимается выходное напряжение устройства. Падение напряжения на шунте Rm уравновешивается падением на резисторе R1, обусловленным током стока /с полевого транзистора: IcR\=InRm-Поскольку ток истока равен току стока, то выходное напряжение будет UBblx = IcR2 = InR2Rm/R\. При использовании в данном случае полевого транзистора с каналом га-типа предполагается, что в точке а (рис. 3-13, в) напряжение положительно, так что устройство работоспособно только при одном направлении тока /н. Усиление разности двух напряжений — это наиболее типичное применение дифференциального усилителя. На практике может возникнуть более сложная задача, когда требуется получить выходной сигнал, пропорциональный линейной комбинации нескольких входных сигналов. Многовходовый сумматор-вычитатель, решающий эту задачу, показан на рис. 3-13, г. Коэффициент усиления такого устройства для любого из входных сигналов, поданных на И-вход, определяется равенством Кг = —Ro.c/Rt, где г — сопротивление соответствующего входного резистора. Для напряжений, поданных на Н-вход, по лучим соответственно К,= (R0. c/Rj) (G a/G+a), где R} — сопротивление резистора, соединяющего рассматриваемый источник входного сигнала U; с Н-входом усилителя, a G a и G+a— суммарные проводимости внешних цепей, присоединенных соответственно к И- и Н-входам ОУ: G a = l/R0 с+ l/Ra + l/R\ + + ... + l//?, + ...+ l//?„; G+9=I/K6 + + . . . + 1IR,+. ■ ■ + + 1/7?т-Если выполняется равенство G+a=G a, то получим/С/ = = #о с/Я/- Следовательно, если принять меры к тому, чтобы обеспечить G+9=G a, то, во-первых, коэффициенты усиления для всех входных напряжений будут описываться простыми выражениями и, во-вторых, будет выполнено условие компенсации напряжений смещения, вызванных входными токами. Можно рекомендовать следующую методику расчета подобного многовходового сумматора-вычитателя. Сопротивления входных резисторов находим по формулам: Rt =—R0.c/Ki, если Ki отрицательно, и R,—R0JK,, если К; положительно. Далее определяем разность Л — (1+2 I Kt )— 2г Если А>0, это означает, что G 9>G+9, и тогда между Н-входом и землей нужно включить резистор Rb (рис. 3-13, г), сопротивление которого определяется соотношением Rb = R0.c/A. Резистор R а При ЭТОМ не нужен (Ra = oo). Если же Л<0 (т. е. G 3<G+3), то резистор Rb не требуется (Rb = °°), а между И-входом и землей нужно установить резистор Ra сопротивление которого должно быть Ra = Ro. с/А. При выполнении равенства А = 0 оба резистора Ra и Rb не нужны (Ra = Rb = °°)- 3-4. Усилители тока и заряда Усилители тока предназначены для преобразования малых токов в напряжение. Простейший способ преобразовать ток в напряжение — это пропустить этот ток через резистор с известным сопротивлением. Однако при этом для увеличения чувствительности при измерении очень малых токов приходится существенно увеличивать сопротивление резистора. Это, в свою очередь, приводит, во-первых, к увеличению нежелательного обратного воздействия измерительной цепи на цепь, в которой производится измерение, во-вторых, требует повышения входного сопротивления последующей аппаратуры и, в-третьих, увеличивает инерционность цепи, вызываемую действием паразитных емкостей, в частности емкости соединительной линии. Применение усилителя тока на основе ОУ позволяет в значительной степени избавиться от перечисленных недостатков. В простейшем случае усилитель тока представляет собой инвертирующий усилитель (см. рис. 3-1, а) без входного резистора. На рис. 3-14, а показана схема подобного усилителя тока, в котором в цепи обратной связи используется Т-образная резистивная цепь, что позволяет уменьшить сопротивление резисторов при заданной чувствительности устройства. Найденное с учетом входного сопротивления ОУ (гвх) выходное напряжение этого усилителя (см. граф рис. 3-14, б) будет £/вых=---R±I- (g.34) К \ RJ\ R2 + Rj \ гвх t Ri) где Ri — внутреннее сопротивление источника входного тока. Из графа рис. 3-14, б нетрудно также найти входное сопро- тивление рассматриваемого усилителя тока (вес узла е считаем теперь равным G\+gBX):  Рис. 3-14. Схема усилителяРис. 3-15. Схема усилителя тока (а) и ее граф (б)заряда (а) и ее граф (б) При увеличении отношения KKI+R2/R3) входное сопротивление усилителя тока стремится к нулю, а его выходное напряжение — к значению вых=-/Вх (Ri + Rz + RiRJRs)- Вследствие малости входного сопротивления усилитель тока практически не оказывает обратного влияния на цепь, в которой измеряется ток. Кроме того, устраняется влияние емкости соединительной линии, так как эта емкость включена параллельно низкому входному сопротивлению усилителя тока и поэтому обусловленная ею постоянная времени очень мала. Выходное сопротивление усилителя тока мало, как и у всякого усилителя с обратной связью по напряжению. Если к усилителю тока не предъявляется требования высокого быстродействия, то можно рекомендовать включать конденсатор между выходом и И-входом ОУ с целью уменьшения напряжения шумов на выходе. 0 ... 16 17 18 19 20 21 22 ... 82
|
