22) Суммирующий усилитель

Предполагаем, что ОУ  идеальный, с бесконечно большим коэффициентом усиления.

Рис.15 Суммирующий усилитель

.

Вычитание сигналов можно обеспечить сложением с инвертированными входными сигналами.

23) Повторитель напряжения

Подбором элементов цепи ОС можно обеспечить К_Uос = 1. Такой усилитель используется для согласования высокоомного источника сигнала с низкоомной нагрузкой.

Рис. 16 Повторитель напряжения

.

24) Инвертирующий усилитель

В инвертирующем усилителе действует параллельная обратная связь (ОС) по напряжению.

.

Учитывая, что I₁ = I₂ , .

Входное и выходное сопротивления усилителя с параллельной обратной связью меньше R_вх и R_вых усилителя без обратной связи.

В неинвертирующем усилителе используется последовательная ОС по напряжению (рис. 16).

Рис. 16. Неинвертирующий усилитель

;

;

.

При большом усилении, если K_u >> 1; ;

.

25) Частотная характеристика оу

Наличие паразитных емкостей ОУ относительно общей точки ведет к шунтированию усиливаемого сигнала и в итоге к уменьшению коэффициента усиления ОУ Рис.1,2.

,

где К_у – коэффициент усиления ОУ без ОС на низких частотах;

f – текущая (рабочая) частота;

f₁ – граничная (сопрягающая) частота.

На частоте f = f₁ , К_у − жно записать:

В случае, если R_н >> R_вых, ,

где R=R_вых; С  паразитная емкость монтажа.

.

Рассмотрим три варианта определения коэффициента усиления:

1) f << f₁; . К(дБ) = 20 lgК₀.

2) f = f₁; .

. (200,15 = 3 дБ)

3) f >> f₁; . ; при f  f_ср; К  0.

26) Скорость спада коэффициента усиления многокаскадного усилителя

Уменьшение коэффициента усиления с увеличением частоты называется спадом. Спад выражается в децибелах на октаву или в децибелах на декаду. Октавой называется изменение частоты сигнала вдвое. Декадой называется изменение частоты сигнала в 10 раз. Для определения скорости спада К_u усилителя определим К₀ для двух частот f_в и f_а, которые больше граничной частоты f₁ и для которых f_в > f_а.

,

.

Если f_в = 10f_а, то .

Скорость изменения равна 20 дБ/декада.

Если f_в = 2f_а, , т. е. скорость спада 6 дБ/октаву.

Для многокаскадных усилителей К₀ = К₀₁К₀₂К₀₃

К₀(дБ) = К₀₁(дБ) + К₀₂(дБ) + К₀₃(дБ).

.

Амплитудную и фазово-частотную характеристики ОУ можно аппроксимировать прямолинейными отрезками. Такая аппроксимированная кривая называется диаграммой или графиком Боде. Значения частот отражены в логарифмическом масштабе. Наклон амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) в точке пересечения относительно прямой 60 дБ (относительный наклон характеристик) составляет 20 дБ на декаду или 6 дБ на октаву. С уменьшением К_у относительный наклон характеристик увеличивается и на уровне 20 дБ составляет 40 дБ на декаду или 12 дБ на октаву. В этом случае схема может оказаться неустойчивой и войти в режим самовозбуждения. Основные причины следующие:

1) в области спада 40 дБ/декада и более фазовый сдвиг сигнала на выходе ОУ настолько велик, что выходной сигнал и сигнал внешнего источника (подаваемый на инверсный вход) могут совпадать или почти совпадать по фазе;

2) при малых значениях К_у сопротивление обратной связи R_ос по сравнению с сопротивлением R₁ мало. Это обстоятельство увеличивает амплитуду сигнала, возвращаемого по цепи ОС на инвертирующий вход.

Таким образом, в области спада К_у 40 дБ и более и при малых значениях К_ос обратная связь может оказаться положительной и достаточно глубокой и тем самым могут выполниться условия самовозбуждения, т. е. усилитель превращается в генератор.

Для устойчивой работы ОУ относительный наклон характеристик должен быть не более 6 дБ на октаву или 20 дБ на декаду. Для выполнения этого условия в ОУ вводятся корректирующие элементы.