Струм навантаження і вихідний струм

 

Струм навантаження Ін, що проходить через Rh, визначається тільки Rh і Uвux, але віддає його в навантаження вихідна ланка ОП. Таким чином:

(3.8)

Струм у Rзз також надходить з вихідної ланки операційного підсилювача. Отже, вихідний струм ОП дорівнює:

(3.9)

Максимальне значення Івих визначається типом ОП; зазвичай воно лежить в межах між 5 і 10мА.

Вхідний опір схеми на рис. 3.7 для генератора Евх дорівнює Rвx. Однією з позитивних сторін для використання ОП в даній схемі є його високий вхідний опір. Щоб зберегти високий вхідний опір усієї схеми, зібраної на ОП, варто вибирати резистор Rвx з опором не меншим за 10 кОм.

 

Подача на інверсний вхід від'ємної напруги

 

На рис. 3.8 на інверсний вхід ОП через резистор Rbx подана напруга від'ємної полярності Евх. Усі попередньо наведені принципи аналізу справедливі й у даному випадку. Єдине, чим розрізняються рис. 3.7 і 3.8, — це напрямком струмів. Змінюючи полярність Евх, ми змінюємо напрямок усіх струмів і полярність всіх напруг на протилежні. Тепер, при від'ємному Евх, напруга на виході підсилювача буде додатною.

 

Подача на інверсний вхід змінної напруги

 

На рис. 3.9 на інверсний вхід ОП подана змінна напруга Евх. Для додатної півхвилі сигналу полярність напруги у даній схемі і напрямок струмів збігаються з показаними на рис. 3.7,а для від'ємної з тими, що показано на рис. 3.8. Як показано на рис. 3.9, вихідний сигнал має протилежний вхідному знак (знаходиться у протифазі), тобто коли Евх додатна, Uвих від'ємна, і навпаки. Виведені в підрозділі 3.4 вирази справедливі і для схеми на рис. 3.9.

Рисунок 3.8 - Інвертуючий підсилювач при від'ємній напрузі на вході (-)

 

 

 

Рисунок 3.9 - Інвертуючий підсилювач при змінній вхідній напрузі

 

Повторювач напруги

 

Схема на рис. 3.10 називається повторювачем напруги; зустрічаються також і інші назви даної схеми: підсилювач з одиничним коефіцієнтом підсилення (чи просто з одиничним підсиленням), буферний підсилювач чи ізолюючий підсилювач. Вхідна напруга Евх у схемі повторювача подається безпосередньо на вхід (+) ОП. Оскільки напругу між входами (+) і (-) операційного підсилювача можна вважати рівною нулю, тоді:

(3.10)

Вихідна і вхідна напруги повторювача збігаються як по величині, так і за знаком. Отже, як на те вказує назва схеми, вихідна напруга повторює напругу на вході. Коефіцієнт підсилення по напрузі дорівнює 1 (одиничне підсилення), що видно з виразу:

(3.11)

Повний вхідний опір схеми з боку входу (+) ОП є дуже великий, порядку декількох мегаом. Тому напруга на виході практично ізольована чи відділена від вхідної напруги.

Така схема повторювача напруги дає змогу отримувати повну розвязку вхідних і вихідних ланок у багатокаскадних пристроях [11].

 

 

Рисунок 3.10 – Неінвертуючий повторювач напруги

Л Е К Ц І Я № 6

 

Диференційний підсилювач

 

Диференційний (різницевий) підсилювач – це підстлювач, сигнал на виході якого пропорційний алгебраїчній різниці вхідних сигналів U_вх1, U_вх2. Різницевий підсилювач передбачає диференційне ввімкнення ОП. Такий тип ввімкнення ОП здійснюється шляхом об’єднання інвертуючої та неінвертуючої схем ввімкнення ОП. У відповідності з цим підсилювач має 2 входи. Різницевий підсилювач підсилює різницю сигналів, які прикладені до входів ОП. Знаючи коефіцієнт підсилення напруги по інвертуючому та неінвертуючому входах отримаємо вираз для визначення вихідної напруги різницевого підсилювача [13]:

(3.12)

Коли прийняти, що R2 = R1 = Rзз та , , звідки , то з виразу (3.34) отримаємо:

(3.13)

Якщо коефіцієнти підсилення різницевого підсилювача по інвертуючому та неінвертуючому входах внаслідок розбіжності номіналів резисторів R1, R2, R3, Rзз будуть відрізнятись, то рівняння (3.35) прийме вид:

(3.14)

Перевагою різницевого підсилювача (рис. 3.11) є можливість підсилення тільки різниці сигналів на його входах, у незалежності від того, які завади попадають на ці входи, або виникають в них. Властивість підсилювати інформаційний сигнал на фоні сильних синфазних завад дає змогу використовувати різницевий підсилювач у різних вимірювальних схемах. Недоліком різницевого підсилювача є різний вхідний опір по кожному з входів, а також складність регулювання його К_ПU, що пов’язана з одночасною зміною двох точно підібраних резисторів.

Рисунок 3.11 - Різницевий підсилювач напруги на ОП

 

Найкращим підсилювачем для вимірювання, контролю і керування є інструментальний підсилювач. Схема його містить кілька операційних підсилювачів і прецизійні резистори, що робить її винятково стабільною і придатною у випадках, коли важлива висока точність. В даний час існує велика кількість інтегральних мікросхем вимірювального підсилювача і модульних варіантів в одному корпусі. Там, де вимагаються якість і точність, вимірювальний підсилювач виправдовує витрачені засоби, тому що його характеристики не можна навіть порівнювати з характеристиками середнього операційного підсилювача — настільки вони кращі [11].

Найближчим родичам вимірювального підсилювача є недорогий диференціальний підсилювач. Додавши до диференційного підсилювача деякі додаткові елементи, ми одержуємо вимірювальний підсилювач.