У силитель переменного напряжения упн

В тех случаях, когда усилители предназначены для усиления только напряжений переменного тока, во входную и выходную цепи включают разделительные конденсаторы, которые не пропускают постоянные составляющие соответственно входного и выходного сигналов. В усилителях переменного напряжения постоянные составляющие сигналов следует рассматривать как паразитные сигналы. Благодаря входному и выходному разделительным конденсаторам постоянная составляющая входного напряжения не попадет в усилитель и, значит, не будет усиливаться напряжение сдвига выходного напряжения и его температурный дрейф не пройдет в нагрузку усилителя. Поэтому в усилителях переменного тока часто можно отказаться от необходимости балансировки ОУ и пренебречь влиянием температуры. Это особенно заметно в многокаскадных усилителях.

Коэффициент усиления инвертирующего усилителя переменного напряжения ,

где R_с1=1/2πfС₁ и R_с2=1/2πfС₂; f – частота входного напряжения

Коэффициент усиления неинвертирующего усилителя равен

.

Из последних двух формул следует, что коэффициенты усиления обеих схем стремятся к номинальным значениям R₂/R₁ и 1+ R₂/R_1, если влияние сопротивлений R_с1 и R_с2 разделительных конденсаторов С₁ и С₂ пренебрежимо мало, то есть в схеме на рис. 2.7, а R_с1<<R₃ и R_с2<<R_н, в схеме на рис. 2.7, б R_с1<<R₃ и R_с2<<R_н.

Так как R_с = 1/2πfС, то соответственно получаем три условия: для инвертирующего усилителя С₁>>1/2πf_нR₁, для схемы неинвертирующего усилителя С₁>>1/2πf_нR₃ и для обеих схем С₂>>1/2πf_нR_н, в которых f_н – нижняя (минимально возможная) частота входного напряжения U_вх.

В схемах инвертирующего и неинвертирующего усилителей для уменьшения влияния входных токов ОУ на величину напряжения сдвига выходного напряжения необходимо обеспечить равенства R₃=R₂ и R₃=R₁||R₂ соответственно

Д ифф УПН

Как показано на рис. 2.8, дифференциальные усилители переменного напряжения должны иметь разделительные конденсаторы в входных и выходных цепях. В схемах на рис. 2.8 и в других схемотехнических вариантах дифференциальных усилителей переменного напряжения разделительные конденсаторы рассчитываются так же, как в усилителях на рис. 2.7.

Интеграторы, диффиринциавторы

К числу электронных устройств, реализованных на основе ОУ с частотнозависимыми ООС, следует отнести интегратор, дифференциатор.

Рассмотрим интегратор на ОУ см рис б Сразу видим очень положительное свойство интегратора – нагрузочная способность схемы определяется нагрузочной способностью ОУ и независимостью постоянной времени интегратора от величины полезной нагрузки R_н и паразитной емкости С_н, как во всех других схемах на ОУ с ООС.

Дифференциальное входное напряжение U_дифОУ равно U_вых/ K_u=0, тогда напряжение на инвертирующем входе ОУ равно напряжению на неинвертирующем входе и оба они равны нулю. Значит, во входной цепи схемы будет протекать ток I_вх= U_вх/(R+R_г). Так как I_вх^– =I_вх⁺, то I_вх=I_ос, и падение напряжения на конденсаторе С₁ будет равно I_ос∙(1/wC₁)=I_вх∙(1/wC₁).

Э то напряжение действует между инвертирующим входом ОУ, имеющим нулевой потенциал относительно общей шины (виртуальный ноль), и выходной клеммой интегратора.

Следовательно, оно является выходным напряжением:

Так как параметры в этой форме являются комплексными величинами, то правильно будет ее переписать: где (R+R_г)С₁ – постоянная времени интегратора, τ; ω – частота входного напряжения . Обычно R_г<<R₁, тогда ,

откуда находим коэффициент передачи идеального интегратора: K(jω)=1/jωR₁C₁.

где U₀ – некоторое напряжение, которое было на выходе интегратора до появления входного сигнала U_вх(t). Знак «–» в последней формуле показывает, что схема на рис. б является инвертирующим интегратором

Дифференциатор – это устройство, выходное напряже-ние которого пропорционально первой производной (скорости изменения) входного напряжения.

Р ассмотрим интегратор на ОУ. Необходимо отметить, что дифференциатор используется редко в прецизионной электронике, но все же его следует рассмотреть.

Коэффициент передачи дифференциатора на идеализированном ОУ и при R₃=0 .

Так же, как это было сделано для интегратора, можно определить влияние реального значения коэффициента усиления K_u ОУ на коэффициент передачи K(p). Важнее отметить, что параметры ΔI_вх и U_см ОУ вызывают лишь только сдвиг выходного напряжения на U_см+ΔI_вхR₁, который зависит от температуры и не влияет на процесс дифференцирования: .

коэффициент передачи: