Теоретичні відомості і методичні вказівки. Диференційний підсилювач призначений для підсилення різниці двох вхідних напруг
Диференційний підсилювач призначений для підсилення різниці двох вхідних напруг. Стабілізація коефіцієнта підсилення диференційного підсилювача, так як в інвертуючому і в неінвертуючому підсилювачах, відбувається завдяки негативного зворотного зв‘язку.
Найпростіший диференційний підсилювач, що складається з одного ОП, показаний на рис. 2.4, а. Вихідну напругу такого підсилювача неважко визначити, якщо скористатись формулами (2.8) і (2.12) для інвертуючого та неінвертуючого підсилювачів. Розглядаючи вихідну напругу як суму двох незалежних складових, одна з яких обумовлена сигналом U1, а інша – сигналом U2, отримуємо:
(2.16)
Якщо прийняти:
,
то вихідна напруга буде змінюватись пропорційно різниці вхідних сигналів:
(2.18)
Вихідні опори джерел вхідних сигналів U1 і U2 включаються послідовно з опорами R1 і R3 і впливають на коефіцієнти підсилення цих сигналів. Якщо опори джерел сигналів приблизно рівні, то доцільно для дотримання співвідношення (2.17) прийняти R3=R1 і R4=R2. В цьому випадку наявність не рівних нулю опорів джерел сигналів вплине на коефіцієнт підсилення диференційного сигналу, але не буде приводити до порушення умови “диференційності” підсилювача, тобто коефіцієнт підсилення синфазного сигналу залишатиметься близьким до нуля.
 |
Недоліком найпростішого диференційного підсилювача є низькі вхідні опори і складність регулювання коефіцієнта підсилення. Регулювання коефіцієнта підсилення можлива лише шляхом одночасної зміни опорів двох резисторів (наприклад, R2 і R4). В інакшому випадку буде порушуватись рівність (2.17).
Відомі декілька ускладнених схем диференційних підсилювачів, в яких можливе регулювання за допомогою одного змінного резистора. Приклади таких схем наведено на рис. 2.5. Для підсилювача за схемою рис. 2.5, а за умови, що R4=R1, R5=R2, R6=R3, вихідний опір визначається співвідношенням:
. (2.19)
Регулювання коефіцієнта підсилення проводиться зміною опору R7.
В підсилювачі за схемою 2.5, б при R1=R3, R2=R4:
, (2.20)
де А – коефіцієнт підсилення підсилювача, побудованого на основі ОП DA2. В даному випадку це інвертуючій підсилювач і 
. Однак можливе застосування і повторювача напруги з резистивним подільником на вході; тоді 0<A<1. Регулювання коефіцієнта підсилення диференційного підсилювача за схемою 2.5, б проводиться шляхом зміни коефіцієнта підсилення А, наприклад, за рахунок зміни опору R6.
Інструментальні диференційні підсилювачі мають високі вхідні опори за обома входами і забезпечують встановлення заданого коефіцієнта підсилення за допомогою одного змінного опору.
 |
Схема диференційного підсилювача, побудованого на двох ОП і яка має вказані якості, показана на рис. 2.6, а. Для цього підсилювача при
вихідний опір можна знайти за формулою:
. (2.21)
В окремому випадку, коли R2=R3=R4=R5, співвідношення (2.21) приймає вигляд 
. Даний підсилювач іноді застосовують без резистора 
, але при цьому він втрачає одну із своїх позитивних властивостей – можливість регулювання коефіцієнта підсилення різницевого сигналу 
за допомогою одного резистора R1.
Більш високий коефіцієнт подавлення синфазного вхідного сигналу забезпечує диференційний підсилювач на трьох ОП, схема якого показана на рис. 2.6, б. Резистори R4-R7, які входять в цей підсилювач, повинні задовольняти співвідношення 
. Тоді вихідна напруга визначається простою формулою:
. (2.22)
В диференційному підсилювачі рис. 2.6, б замість вхідних підсилювачів на ОП DA1, DA2, можна встановити повторювачі напруги (це досягається при 
). Але при цьому втрачається можливість регулювання підсилення за допомогою одного резистора (R1 в схемі рис. 2.6, б), і крім того, зменшується коефіцієнт подавлення синфазного сигналу. В цьому неважко переконатись, якщо знайти напруги на виходах ОП DA1 і DA2. Відносний рівень синфазної складової цих напруг менше, ніж такій же рівень для вхідних сигналів U1 і U2.
Дата добавления: 2015-05-26; просмотров: 1247;