Электроника - практический курс - Джонс М.Х.
ISBN 5-901095-01-4
Скачать (прямая ссылка):
микросхемах
11.3 Практические детали
В этой главе описывается множество усилителей и других устройств
обработки сигналов, причем делается это с практической точки зрения,
чтобы читатель мог собирать такие схемы и проводить с ними эксперименты.
Во всех случаях приводятся характерные величины компонентов, а также
обсуждается роль, которую играют в схеме различные компоненты, чтобы
можно было по мере необходимости изменять значения параметров в тех или
иных конкретных применениях. Всегда остается простор для экспериментов.
В качестве ОУ во всех практических схемах используется ИС 741. Ее
нетрудно заменить другой микросхемой, например, усилителем с полевыми
транзисторами на входах, наподобие ИС TL071. Цоколевка у микросхем
стандартная, за исключением отдельных выводов специального назначения,
таких как выводы, используемые для балансировки; в отношении таких
выводов следует обращаться к справочным данным, когда это необходимо.
Напряжения питания (Vcc+ и Vcc_) предполагаются равными +15 В и -15 В,
если не оговорено другое; они подаются на выводы 7 и 4 соответственно,
как показано на рис. 11.5. Общей точкой, в которой соединяются источники
питания, является указанная на схеме земля (О В), но ИС непосредственно к
земле не подключается. Хотя в упомянутых справочных данных об ОУ обычно
предполагается, что напряжения питания равны ± 15 В, ИС 741 будет
удовлетворительно работать в широком диапазоне напряжений питания от ± 3
В до + 18 В. Как можно было ожидать, от напряжения питания зависит
коэффициент усиления без обратной связи, чаще всего в пределах от 40000
до 250000, но это, как правило, не бывает существенным в схемах с
глубокой отрицательной обратной связью. Более серьезным является
ограничение выходного сигнала, полный размах которого не превосходит
величины (2Ксс-2) вольт.
Рис. 11.5. Подключение источников питания к усилителю типа 741. Типичные
значения Усс+ и Vcc_ равны ± 15 В. Земля (0 В) соединяется со "средней
точкой" двух источников питания.
Неинвертирующий усилитель 279
Коль скоро указанные ограничения оказываются приемлемыми, большая часть
схем, о которых пойдет речь, будет хорошо работать при напряжениях +9 В и
-9 В, источником которых может служить пара батарей от портативного
радиоприемника.
11.4 Неинвертирующий усилитель
11.4.1 Простейший усилитель постоянного тока
В параграфе 4.8 уже рассматривался неинвертирующий усилитель с
последовательной отрицательной обратной связью, а в схеме на рис. 8.12
такой усилитель был применен для усиления сигнала термопары. Сигнал
обратной связи, подаваемый на инвертирующий вход ОУ, по существу,
вычитается из входного сигнала, подаваемого на неинвертирующий вход.
На рис. 11.6 представлен неинвертирующий усилитель, предназначенный для
работы в диапазоне частот, простирающемся до нуля герц (до постоянного
тока); входная цепь рассчитана на подключение усилителя к источнику
сигнала с малым выходным сопротивлением. Это последнее требование
является следствием того, что для усилителя необходимо, чтобы через
источник сигнала мог течь начальный входной ток усилителя, и поэтому
между входом и землей должен быть путь по постоянному току. Резистор RK в
этой схеме нужен просто для того, чтобы обеспечить равенство
сопротивлений между каждым из входов и землей. Если выходное
сопротивление источника сигнала сравнимо с Rx, то его значение следует
вычесть из Rx. На первый взгляд может показаться, что включение резистора
Rx последовательно с источником сигнала приведет к значительному
ослаблению сигнала; к счастью, это не так, поскольку сам усилитель,
благодаря отрицательной обратной связи, обладает входным сопротивлением,
равным, по крайней мере, 50 МОм. Таким образом, потери сигнала на
сопротивлении Rx, равном 10 кОм или такого порядка, будут пренебрежимо
малы. Такие источники сигналов, как термопара или предшествующий ОУ сами
по себе обладают пренебрежимо малым внутренним сопротивлением.
Обратите внимание: согласно таблице на рис. 11.6(A), схему можно
применить, чтобы получить единичный коэффициент усиления напряжения;
практическая целесообразность этого может вызвать сомнение. В ответ можно
сказать следующее: неинвертирующий усилитель с единичным коэффициентом
усиления позволяет обеспечить согласование сопротивлений подобно
эмиттерному повторителю. Его называют повторителем напряжения. Его
входное сопротивление может равняться многим сотням мегаом на низких
частотах, а выходное сопротивление меньше 1 Ом, хотя из-за ограничений по
току ИС 741 не может работать на нагрузку меньше 2 кОм без сужения
интервала значений, в пределах которого возможны колебания выходного
напряжения. На нагрузки до 600 Ом может работать ИС NE5534, у которой
также очень низкий уровень шумов, и поэтому ее активно приме-
280 <*•Строительные блоки" аналоговой электроники на интегральных
микросхемах
Источники питания подключены, как на рис. 11.5
_ */+ *1 -<т.-
" _ */ я,
лля мин. R х - ---
