Электроника - практический курс - Джонс М.Х.
ISBN 5-901095-01-4
Скачать (прямая ссылка):
инвертирующего входа, следует увеличить значение Rx, сделав его равным Rp
чтобы минимизировать напряжение смещения на выходе.
11.6 Дифференциальный усилитель с обратной связью
В схеме на рис. 11.10 входная цепь устроена так, что подача сигнала
обратной связи совмещается с наличием дифференциального входа; фактически
эта схема представляет собой комбинацию схем инвертирующего и
неинвертирующего усилителей. Вход (1) является инвертирующим входом, а
вход (2)
- неинвертирующим. Если вход (2) заземлить, а на вход (1) подать
сигнал, то получившаяся схема как теоретически, так и практически будет
эквивалентна инвертирующему усилителю, представленному на рис. 11.9, с
коэффициентом усиления напряжения -Rf/Ry Если входы поменять местами, то
получится такой же, как на рис. 11.6, неинвертируюший усилитель с
коэффициентом усиления Rf/ Rv Относительное ослабление синфазного
сигнала, в принципе, может быть таким же большим, каким оно является у
самого ОУ, но на практике оно ограничено допусками на сопротивления
резисторов.
Указанные на рис. 11.10 величины сопротивлений обеспечивают минимум
смещения по постоянному току, но имеет место значительная несоразмерность
входных сопротивлений, каждое из которых определяется как сопротивление
между соответствующим входом и землей. Глядя со стороны входа (1), мы
видим резистор Rv за которым следует мнимая земля на инвертирующем входе;
таким образом, входное сопротивление со стороны входа (1) равно Rv Глядя
со стороны входа (2), мы видим резистор Rv включенный последовательно с
резистором R3 ; входное сопротивление самого ОУ со стороны его
неинвертирующего входа очень велико. Таким образом, в случае, когда схема
в целом должна усиливать в 100 раз и взяты предлагаемые в таблице
значения сопротивлений, входное сопротивление Zia со стороны входа (1)
равно 10 кОм, а со стороны входа (2) - 1,01 МОм. Но ведь одним из важных
применений дифференциального усилителя является подавление с его помощью
фона и помех, которые наводятся на подводящих проводах (см. параграф
8.7). Если сопротивление источника сигнала не мало, то значительное
различие входных сопротивлений становится существенным недостатком,
поскольку на входе с большим входным сопротивлением будут наводится много
большие фон и помехи, чем на другом. Обычно бывает можно пожертвовать
оптимальными условиями
Сумматор на основе ОУ 287
Avci R/ = к, "1 =
1 100 к 100 к
10 100 к 10 к
100 1 м 10 к
1000 10 м 10 к
Рис. 11.10. (а ) Усилитель с обратной связью и дифференциальным входом.
(Ь) Таблица с типичными значениями компонентов.
согласования по постоянному току, беря сопротивления такими, чтобы
выполнялись равенства: R2 + R} = Rx и R2/ Л3 = R/ Rf; при этом входные
сопротивления выравниваются, а ООСС все же остается большим. На
нескольких ОУ можно строить "измерительные" усилители с очень большими
значениями ООСС, которые совершенно не зависят от сопротивления
источника, тогда как условия оптимума по постоянному току оказываются
выполненными. Чаще всего на каждом из входов в качестве буфера помещают
повторитель напряжения.
11.7 Сумматор на основе ОУ
Представление о мнимой земле позволяет построить целый ряд схем,
выполняющих математические операции с высокой точностью. Сумматор на
основе ОУ - это, по существу, инвертирующий усилитель с дополнительными
входами. На рис. 11.11 показан сумматор с двумя входами. Точка Е является
мнимой землей; иногда ее называют точкой суммирования .
288 "Строительные блоки" аналоговой электроники на интегральных
микросхемах
Источник" питания подключены, как на рне. 11.5
I _ I А 1 X 1
для минимального сдвига - = - + "+ - *, *1 *2
Рис. 11.11. Схема сумматора.
Составляя уравнение баланса токов и полагая, что по входу ОУ ток не
течет, имеем:
if = 'i +'2 ¦
Поскольку точка Е является мнимой землей, токи можно выразить через
напряжения сигналов и сопротивления резисторов следующим образом:
_Vout. = ZL+ v2
Rf Rx R2
то есть
( R, - Rf Л
(11.2)
fRf - Rf '
+ -V2
V*1 R2 J
Сопротивления резисторов обычно лежат в пределах от 10 кОм до 200 кОм, и
удобно выбрать их так, чтобы выполнялись равенства Л, = R2 = Rf; в этом
случае
Vout =-(v1 +V2).
Заметьте, что хотя выходной сигнал и равен по величине сумме входных
сигналов, все же знак его - обратный; это свойство всех схем с мнимой
землей.
Характерным применением сумматора является его использование в микшере
звукового диапазона, где объединяются выходные сигналы от микрофонов и
сигналы от устройств, создающих специальные эффекты, ревербе-
Сумматор на основе ОУ 289
рацию и т.д.; в студии звукозаписи могут смешиваться до пятидесяти
входных сигналов при формировании двухканального стереосигнала на выходе.
В домашних условиях, при создании "домашнего видео", для записи на
звуковую дорожку обычно требуется смешать комментарий, звуковые эффекты и
музыку. Существенная особенность микшера состоит в том, что замирание
одного входного сигнала не должно влиять на коэффициент передачи других.
