Дифференциальный усилитель

Вопросы для самопроверки

 

1. Приведите схему инвертирующего усилителя и охарактеризуйте ее.

2. Приведите схему неинвертирующего усилителя и охарактеризуйте ее.

3. Приведите схему усилителя с единичным коэффициентом усиления и охарактеризуйте ее.

 

Литература для дополнительного обучения [2, с.3-5]; [3, с.4,5]; [4, с.3-5].

 

 

Лекция 4. Схемы суммирования

Цель лекции: Изучение построения суммирующих схем на основе операционного усилителя, их характеристики и области применения. Вследствие изучения предыдущей и поледующих лекций студент должен уметь различать схемы, построенные на базе ОУ и применять их на практике.

 

Вопросы, которые рассматриваются на лекции:

1. Дифференционный усилитель.

2. Инструментальный усилитель.

3. Суммирующий усилитель.

 

Важнейшей схемной конфигурацией на ОУ является дифференциальный усилитель, который представляет собой комбинацию схем на инвертирующем и неинвертирующем ОУ и имеет уникальные характеристики.

 

 

 

Рисунок 4.1 – Дифференциальный усилитель

На рисунке 4.1 показана принципиальная схема дифференциального усилителя на одном ОУ. Согласно правилу 2, входные токи для обоих входов ОУ равняются нулю, поэтому ток, определяемый напряжением , протекает через резисторы и на землю. Делитель напряжения на этих резисторах определяет величину напряжения на неинвертирующем входе ОУ:

(4.1)

Согласно правилу 1, напряжение на инвертирующем входе ОУ должно быть равно напряжению на его неинвертирующем входе. Следовательно, верхняя половина схемы действует как инвертирующий усилитель. Рассчитывая ток в этой половине схемы так, как это делалось для инвертирующего усилителя, получаем

(4.2)

Подставляя (4.1) в уравнение (4.2), получаем

(4.3)

Полученное соотношение определяет коэффициент усиления дифференциального усилителя. Как видно из этого соотношения, если два входа дифференциального усилителя соединить друг с другом и подключить их к одному источнику напряжения, так что на входах будет действовать синфазное напряжение , то . Термин «синфазное напряжение» используется здесь для обозначения общего для обоих входов напряжения. В общем случае при подаче на входы усилителя произвольных напряжений и синфазное напряжение определяется как

Коэффициент усиления синфазного напряжения для дифференциального усилителя равен 0.

Если , то коэффициент усиления дифференциального напряжения (или просто коэффициент усиления) равняется . Реальный дифференциальный усилитель не может обеспечить полного подавления синфазного напряжения. Количественной мерой способности дифференциального усилителя подавлять синфазное напряжение является

так называемый коэффициент ослабления синфазного сигнала.

КОСС может изменяться от 100 в некоторых применениях к более чем 10000 для высококачественных усилителей. Уникальность дифференциального усилителя состоит в его способности подавлять сигналы помех (например, наводки от сети питания 50 Hz), общие для обоих его входов.