Усилители постоянного тока. Операционные усилители

Схема на биполярном транзисторе

Каскад с последовательной ООС по току

Однокаскадные усилители с ООС

Элементом ООС является Rо.с., не зашунтированный конденсатором Cэ. Переменный ток Iэ создает на нем напряжение обратной связи Uо.с.=IэRо.с. в результате Uбэ=Uвх-Uо.с.

Нужно учесть, что .

При этом виде обратной связи удобно использовать параметр - крутизну:

А коэффициент усиления по напряжению:

Параметр цепи обратной связи:

Петлевое усиление:

Все параметры усилителя найдем, используя петлевое усиление:

Коэффициент усиления по напряжению:

При глубокой ООС:

Входное сопротивление транзистора:

возрастает на величину (h_21э+1)R_{о.с .}. Однако входное сопротивление каскада учитывает и шунтирующее действие базового делителя:

R_вх=R_{вх.т.о.с.}||R_б1||R_б2

Выходное сопротивление транзистора увеличивается:

Однако выходное сопротивление каскада: R_вых=R_{вых.т.о.с.}||R_к изменяется мало, так как R_{вых.т.о.с.}>>R_к. Поэтому R_вых»R_k

В области верхних частот каскад имеет более широкую полосу. Уменьшается постоянная времени t_В за счет слагаемых, связанных с падением дифференциального коэффициента h_21э и влиянием емкости С_вых.т.:

Этот же результат можно получить, включив R_о.с. вместе с r_э.диф в формулу:

Схема на полевом транзисторе

Резистор Rи используется и как элемент в цепи автоматического смещения рабочей точки: Uзи = – Uи.0 = – Iс.0Rи и как элемент цепи ООС, если нет шунтирующего конденсатора. Напряжение ОС: Uо.с.=IиRи=IсRи

Параметр цепи ОС:

Крутизна усилителя с ОС S_о.с. уменьшается в петлевое усиление c_RS+1 раз:

Коэффициент усиления по напряжению:

7.4.2. Эмиттерный повторитель

Это каскад с последовательной ООС по напряжению: все 100% Uвых участвуют в ООС: Uбэ=Uвх-Uвых т.е. c = 1. Если бы входной сигнал был подан ко входу транзистора, а выходной снимался с Rэ, то коэффициент усиления был бы равен:

Следовательно, петлевое усиление:

Отсюда можно найти все параметры каскада:

7.4.3. Каскад с параллельной ООС по напряжению

Усилитель удобно представить:

Параметром является сопротивление прямой передачи R_п=h_21эR_к:

U_вых=R_пI_б

Элементом ООС является сопротивление R_о.с.

Коэффициент передачи цепи ООС

Отсюда петлевое усиление:

Входное сопротивление транзистора:

мало (£100 Ом).

Выходное сопротивление:

значительно меньше, чем у каскада с ОЭ (»100 Ом).

Коэффициент усиления:

практически перестает зависеть от параметров транзистора.

В области нижних частот из-за изменения R_вх.т. ухудшаются условия передачи сигнала. Для сохранения АЧХ необходимо увеличить С₁.

В области верхних частот - расширение полосы, т.к. уменьшается постоянная времени

Чем меньше R_о.с.(т.е. глубже ОС), тем выше граничная частота w_B.

ОУ - это высококачественные усилители постоянного тока, предназначенные для выполнения различных операций над аналоговыми сигналами при работе в схемах с отрицательной обратной связью (О.О.С.).