 |
 |
 |
 |
к = lOOOO
Срезанная часть сигнала
t,MUR
\\Действительная I форма сигнала
Фиг. 3.3.
о-дифференциальный входной сигнал; б-неннвертирующан схема ОУ без OCi в-форма
выходного сигнала.
чению. Например, на фиг. 3.2 показан ОУ с приложенным к его инвертирующему входу / небольшим сигналом Увх.д и соответствующим выходным сигналом Квых. Отметим, что всякий раз,, когда Квх. д - О, выходное напряжение также равно нулю, т. е. схема сбалансирована. Как мы увидим ниже, в реальном ОУ без обратной связи нелегко настроить выход на нуль. Отметим также, что коэффициент усиления К= 10 000, а это означает, что выходной сигнал вых в определенном диапазоне превышает входной сигнал Квх.д в -10* раз. В данном случае эти пределы равны ±8 В, о чем свидетельствует тот факт, что выходной сигнал ограничивается при +8 В в положительном и при -8 В в отрицательном направлениях. Очевидно, что данный ОУ имеет характеристику зависимости шкалы выходных напряжений от напряжения питания такую, как показана на фиг. 3.1. Обратите внимание на то, что, хотя напряжение на входе Уех.д изменяется по закону синусоиды и имеет относительно малую амплитуду, выходное напряжение Увых в -10* раз больше и легко достигает положительного и отрицательного пределов. Следовательно, здесь наблюдается ограничение. Только небольшие входные сигналы (с двойной амплитудой в 1,6 мВ и менее) воспроизводятся точно. Имеются схемы, где ОУ используется специально для придания сигналу прямоугольной формы, т. е. преднамеренное возбуждение входа ОУ относительно большим сигналом приводит к получению на выходе сигнала почти прямоугольной формы. Этот сигнал будет тем больше похож на прямоугольник и тем меньше на трапецию, чем больше амплитуда и чем ниже частота входного сигнала.
Если тот же входной сигнал подать на неинвертирующий вход 2, как это показано на фиг. 3.3, то выходное напряжение будет превышать входное в --10* раз в определенных, разумеется, пределах. В этом случае выходное напряжение будет отклоняться в положительную, а затем в отрицательную сторону в соответствии с положительным и отрицательным полупериодами входного сигнала. Как и в режиме инвертирования, при превышении выходным сигналом определенных пределов наблюдается его ограничение.
Пример 3.1
Нарисуйте форму выходного сигнала ОУ, показанного на фиг. 3.2, при таком же входном сигнале, но для случаев, когда:
а) коэффициент усиления ОУ без ОС /С = 5 ООО;
б) К= 100 000.
Ответ. Посмотрите на фиг. 3.4, Обратите внимание на то, что при большем значении коэффициента усиления /С данный входной сигнал стремится вызвать ббльшие искажения. Это не озна-
Фиг. 3.4. Форма выходного напряжения ОУ, показанного на фиг. 3.2.
чает; что большой коэффициент усиления без ОС нежелателен, напротив, большее значение К более приемлемо. Как мы увидим позже, ограничением сигнала легко можно управлять при помощи обратной связи.
3.2. Обратная связь и инвертирующий усилитель
в линейных схемах обычно используются ОУ с обратной связью. Отрицательная обратная связь позволяет разработчику схем на ОУ легко выбирать и регулировать усиление по напряжению. Вообще говоря, усилитель имеет ООС, если часть сигнала с его выхода подается обратно на вход и если входной и выходной сигналы находятся в противофазе. Схема ОУ на
12 8 А
-А -8
- 12
- 1€
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 [ 15 ] 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106