Ключевые положения. Приёмник тока, схема которого дана на рис

Рисунок 5.1 – Схема приемника тока

Приёмник тока, схема которого дана на рис. 5.1, по своим параметрам близок к идеальному и является базовым каскадом большинства устройств на операционных усилителях (ОУ).

Входной сигнал подается на инвертирующий вход. Резистор обратной связи R _ос подает напряжение обратной связи из выходной цепи на инвертирующий вход, создавая параллельную отрицательную обратную связь по напряжению. Неинвертирующий вход подключён к нулю (корпусу). Таким образом, входное дифференциальное напряжение операционного усилителя U _{вх ОУ} равно разности потенциалов инвертирующего и неинвертирующего входов. Эта схема подачи входного сигнала наиболее распространена.

Критерием идеального приёмника тока является ничтожно малое входное сопротивление схемы, которое равно

R _вх = . (5.1)

Поясним это соотношение.

Поскольку входное сопротивление собственно ОУ бесконечно велико (R _{вх ОУ} = ∞), то его собственный входной ток ничтожно мал (І _{вх ОУ} = 0). Поэтому входной ток источника сигнала I _вхцеликом протекает по цепи R _ос, в этом случае:

І _вх = І _ос. (5.2)

Следовательно, выходное напряжение в каскаде, охваченном цепью R _ос, будет равно

U _вых = І _ос × R _ос. (5.3)

Из формул (5.2) и (5.3) получим:

U _вых = І _вх × R _ос. (5.4)

Подставляя (5.4) в (5.1), получаем

R _вх = ×R _ос. (5.5)

Собственный коэффициент усиления ОУ определяется как отношение

К _{0 ОУ} = (5.6)

и равен большому значению: 10⁵…10⁶. Максимальное выходное неискаженное напряжение ОУ на (1-2) В меньше напряжения питания |+ E ₁| = |– E ₂|.

Из выражений (5.5) и (5.6) получим формулу:

R _вх = , (5.7)

откуда следует, что входное сопротивление R _вх приёмника тока ничтожно мало. Например, при R _ос = 10 кОм и К _{0 ОУ} = 10⁵ входное сопротивление равно: R _вх = 0,1 Ом.

Из рассмотрения параметров приёмника тока следуют выводы:

– входное сопротивление приёмника тока мало, поэтому потенциалы инвертирующего и неинвертирующего входов близки;

– разность потенциалов между ними U _{вх ОУ} не превышает десятков микровольт;

– отрицательная обратная связь выравнивает потенциалы инвертирующего и неинвертирующего входов;

– приёмник тока усиливает разность потенциалов U _{вх ОУ} между инвертирующим и неинвертирующим входами, преобразуя входной ток І _вх в выходное напряжение U _вых, как следует из формулы (5.4).