Коэффициент усиления ДУ

Общие сведения и функциональная схема ОУ

Генераторы ошибок усиления постоянных и медленноменяющихся сигналов

Функциональная схема дифференциального усилителя (ДУ) и принцип действия

Общие сведения и функциональная схема ОУ.

3. Коэффициент усиления ДУ

1.2 ОУ являются аналоговыми ИС и используются практически повсеместно. В настоящее время ОУ используются практически во аналоговых, аналого-цифровых и цифро-аналоговых устройствах, в широкополосных и импульсных усилительных устройствах. Первые ИС ОУ проектировались по 3-х каскадной схеме.

Рисунок 1 - Функциональная схема 3-х каскадного операционного усилителя без ООС

ДУ – дифференциальный усилитель с ­ Rвх;

УН – усилитель напряжения с ­ Ко ³ 100;

УМ - усилитель мощности с ­ Рвых.

1.3 Современные ОУ строятся по 2-х каскадной схеме, что обеспечивает более высокую устойчивость к возбуждению в широкой полосе частот (ДУ и УН совмещены в таких усилителях и АЧХ имеет не более 2-х изломов с наклоном ≈20 дб/дек). Основным узлом, определяющим основные входные параметры ОУ, является дифференциальный усилитель (ДУ).

2. Функциональная схема дифференциального усилителя и принцип действия.

2.1 Дифференциальный транзисторный каскад усиливает разность входных сигналов, которая подается между входами ДУ, называется дифференциальным сигналом.

Рисунок 1 - Схема дифференциального каскада

2.2. U_вых1 – инвертирующий выход для первого входа, т.к. при увеличении U_c1­ ® I₁­ ® U_вых1¯;

U_вых2 – неинвертирующий выход для первого входа, т.к. U_c1­ ® I₂¯ ® U_вых2­

В этом случае T₁ – каскад ОЭ, а (T₁ + T₂ ) - каскод (двойка) ОК – ОБ относительно входов U_вх1

Для второго входа все наоборот, T₂ – каскад ОЭ, а (T₂ + T₁) - каскод ОК – ОБ относительно входа U_вх2

2. 3 Принцип действия. Подадим на один из входов линейно-нарастающее напряжение, а второй вход соединим с общей шиной.

Рисунок 2 - Схема ДУ с несимметричным включением по входному сигналу.

Рисунок 3 – Зависимость выходных напряжений от изменений входного напряжения

При входном сигнале U_C = U_{C огранич} I₁ = I₀; I₂ = 0. Транзистор Т₁ входит в насыщение, а транзистор Т₂ в режим отсечки.

2.4 Условия работы для идеального ДУ:

- Сопротивление R_э с источником - E_п образует генератор стабильного тока: I₀=(E_п^- - U_бэ)/ R_э ;

- E_п^- и R_э должны быть стабильны.

- b₁=b₂>>1;

- R_к1=R_к2 .

2.5 Баланс для идеального ДУ U_вых1= U_вых2 выполняется, если:

U_c1=U_c2; R_c1= R_c2 ; I _кт1= I _кт2 ;

U_бэ1=U_бэ2; b₁=b₂; R_к1=R_к2 .

В этом идеальном случае ток I₀ делится пополам между цепями двух транзисторов и на выходах устанавливаются напряжения:

U_вых1= U_вых2=E_п⁺ - R_k·(I₀|2)

3.1 Дифференциальный коэффициент усиления, определяемый как отношение разности выходных напряжений к дифференциальному сигналу по входу

;

где: К_Д – дифференциальный коэффициент усиления;

K_И – коэф. усиления инвертирующего усилителя (ОЭ);

К_НИ – коэф. усиления неинвертирующего усилителя (ОБ);

r_Э - - сопротивление эмиттера.