Файл: конспект лекций схемотехника.pdf

складова адитивної похибки буде тим меншою, чим менший різницевий вхідний струм ОП.

У загальному випадку доцільно обирати ОП із малими вхідними струмами, наприклад із польовими транзисторами у вхідних каскадах. Причому похибка, зумовлена вхідними струмами інвертувального підсилювача, не залежить від значення опору R2 і, отже, від значення коефіцієнта

підсилення KIП . За інших рівних умов адитивна похибка,

зумовлена вхідними струмами ОП, у неінвертувального підсилювача виявляється меншою, оскільки

(R2 (R1 R2 )) 1.

Якщо в схемі виконується початкове регулювання за допомогою зовнішніх ланцюгів балансування нуля у певних типів ОП (їх наявність та стандартні схеми зазначають у довідкових даних), то складові адитивної похибки, що визначають за формулами (9.12) і (9.13), а також (9.14) і (9.15) зменшуються практично до нуля.

Адитивна похибка масштабувальнного підсилювача виникає також внаслідок дрейфів напруги зміщення Uзм і

різницевого вхідного струму Iвх , в основному внаслідок

зміни температури довкілля. Тому відповідні наведені складові адитивної похибки будуть дорівнювати:

–для інвертувального підсилювача

де TKUзм - температурний коефіцієнт напруги

200

зміщення ОП;

TK Iвх - температурний коефіцієнт різницевого

вхідного струму ОП;

t - зміна температури довкілля відносно температури, за якої здійснювалося регулювання нуля підсилювача;

–для неінвертувального підсилювача

Таким чином, якщо вважати усі складові незалежними, сумарна наведена адитивна похибка масштабувального підсилювача визначається за формулою

Із формули (9.20) можна зробити висновок, що для зменшення цієї похибки доцільно зменшувати опори резисторів R1 і R2 , а якщо виконується співвідношення

адитивну похибку. Для ОП із вхідними каскадами на біполярних транзисторах відношення Uзм Iвх становить

зазвичай 10–50 кіломів, тому опір резисторів доцільно вибирати таким чином, щоб виконувалася умова

R1R2 3 10кОм .

R2 R1

Для операційних підсилювачів із вхідними каскадами, виконаними на польових транзисторах, відношення Uзм Iвх значно перевищує 1 мегаом. Це дає можливість

201

здебільшого не враховувати вхідні струми при розрахунку адитивної похибки. Також відпадає необхідність використовувати в схемі підсилювача резистор R3 .

Проведений аналіз похибок масштабувальних підсилювачів дозволяє зробити такий висновок:

якщо мультиплікативна похибка неінвертувального підсилювача більша, ніж інвертувального під впливом синфазного сигналу, то адитивна, навпаки, виявляється меншою.

9.1.5Вхідний і вихідний опори масштабувальних підсилювачів

Вхідний опір інвертувального підсилювача на ОП (рисунок 9.1) визначається з формули

де rвх.ОП – вхідний опір ОП. Оскільки для всіх типів ОП виконується рівність

rвх.ОП K R2 1 , ОП

(вхідний опір ОП з вхідними каскадами на біполярних транзисторах становить принаймні декілька сотень мегаомів, а для ОП на польових транзисторах 1012 омів і більше. Опір резистора R2 зазвичай не перевищує одиниць

мегаомів, оскільки за великих номіналів, по-перше, важко забезпечити стабільність таких високоомних опорів, і, подруге, значно зростають шуми підсилювача), і, крім того, як правило

202

K R2 1 R1 (оскільки KОП KІ ),

ОП

то RвхІ R1.

Вхідний опір неінвертувального підсилювача великий і визначається глибиною послідовного негативного зворотного зв’язку та високим значенням вхідного опору ОП:

Rвх.НП rвх.ОП (1 KОП ).

Вихідний опір інвертувального та неінвертувального підсилювачів визначається однаковим виразом:

де rвих.ОП – вихідний опір ОП.

Таким чином, вихідний опір підсилювача із негативним зворотним зв'язком за напругою у (1 KОП )

раз менше вихідного опору ОП і становить зазвичай десяті долі ома.

Відповідно можна зробити такі висновки:

1)вхідний опір неінвертувального підсилювача значно (у десятки, а то і в сотні разів) перевищує вхідний опір інвертувального підсилювача;

2)вихідні опори інвертувального та неінвертувального підсилювача однакові.

203

9.2Суматори на основі ОП

Суматором називається електронний пристрій (підсилювач), що має декілька входів і один вихід, напруга на якому пропорційна сумі напруги усіх входів. Такі пристрої застосовують, коли необхідно об'єднати в одному каналі сигнали різних джерел (наприклад, у мікшерах, накладання у техніці звукозапису і т.п.).

9.2.1Інвертувальний суматор

Інвертувальний суматор складає вхідні напруги із різними ваговими коефіцієнтами. Схему інвертувального суматора наведено на рисунку 9.4.

випадку за першим законом Кірхгофа сума вхідних струмів підсилювача, викликаних вхідними напругами Uвх1 , Uвх2

та Uвх3 дорівнює струму, що проходить через RЗЗ , тобто

I1 I2 I3 IЗЗ .

Рисунок 9.4 – Інвертувальний суматор

Оскільки Uвх.д 0 , то струми I1, I2 , I3 залежать лише

від своєї вхідної напруги і не залежать від інших джерел сигналу. Напруги Uвх1 , Uвх2 та Uвх3 не взаємодіють одна з одною. У цьому випадку вхідні струми дорівнюють

204