У Рис. 8.14. Схема усредняющего усилителясредняющий усилитель
Усредняющий усилитель дает на выходе напряжение, пропорциональное среднему значению всех входных напряжений. В качестве такого усилителя может быть использован сумматор (см. рис. 8.13), если взять Rос = R / 3. В этом случае
.
Внешняя компенсация сдвига
Некоторые усилители имеют встроенные регулировочные элементы для устранения сдвига. В усилителях, которые не имеют внутренних средств, для устранения сдвига нуля (Uсдв), приходится добавлять внешнюю резисторную цепь для компенсации напряжения сдвига.
В схеме (рис. 8.15, а), хотя Iсми невелик, но он все же существует и, если даже Uсдвравно нулю, Iсм, протекая через параллельное соединение сопротивлений R1и Rос, вызовет появление на выходе напряжения:
Uсдв.вых(Iсм) = Iсм(R1|| Rос).
П
оскольку
ток смещения (Iсм2) неинвертирующего
входа (рис. 8.15, б) приблизительно равен
току смещения, протекающему через
инвертирующий вход (Iсм1), то,
подключив в цепь неинвертирующего входа
сопротивление Rк = R1|| Rос,
получим напряжение, возникающее на Rк,
приблизительно равное напряжению
смещения по инвертирующему входу от
Iсм1.
Д
ля
компенсации Uсдв, вызванного
небалансом Uбэ, следует установить
делитель, с помощью которого можно было
бы компенсировать даже Uсдв.max,
не изменяя коэффициент передачи цепи
обратной связи.
В схеме (рис. 8.16) установки нуля напряжения сдвига (потенциометр Rп)
R3+ R2= Rк.
Это условие компенсации напряжения сдвига выхода, вызванного токами смещения. Сопротивление R4выбирается так, чтобы параллельное соединение R3и R4, было примерно равно R3. Это означает, что R3выбирается малым, а R4– большим. Диапазон регулировки напряжения сдвига приблизительно равен ± U R3/R4, так как R4>>R3. Потенциометр Rпдолжен иметь достаточно большое сопротивление, чтобы не нагружать источник питания, но вместе с тем, ток через потенциометр должен быть, по крайней мере, в 20 – 40 раз больше Iсм, так как R3и R4образуют делитель напряжения.
К
Рис.
8.17. Схема компенсации напряжения Uсдв
в неинвертирующем
усилителе
Заметим, что R1= R3+ R5. Эта сумма используется в выражении для определения коэффициента усиления усилителя с ОС. Сопротивления Rпи R4выбираются точно так же, как и для инвертирующего усилителя.
Дифференциальный усилитель
Дифференциальный усилитель (рис. 8.18) дает возможность измерять и усиливать слабые сигналы. Все применяемые резисторы прецизионные (с допуском не более 1 %).
Так как дифференциальный усилитель - линейный элемент, то при определении его параметров справедлив принцип наложения. Положим, что источник напряжения Е2замкнут накоротко. Для источника Е1схема является инвертирующим усилителем с коэффициентом усиления -R2/R1, т.е.
.
Если закорочен источник Е2, то напряжение Е1делится резисторами R3и R4. Напряжение на неинвертирующем входе равно:
,
а выходное напряжение
.
П
Рис. 8.18. Схема
дифференциального
усилителя
.
При выполнении условия:
,
выходное напряжение дифференциального усилителя пропорционально разности напряжений, приложенных к инвертирующему и неинвертирующему входам:
.
При равенстве входных напряжений (E1=E2) выходное напряжение равно нулю, то есть для синфазного входного напряжения Uвых= 0. Схема подачи синфазного выходного сигнала Есинфпредставлена на рис. 8.19.
В
идеале Есинфникак не влияет на
выходное напряжение усилителя. В
действительности же за счёт отличия
Ксинфот нуля Uвыххотя и в
очень незначительной степени отслеживает
изменения Есинф. РезисторомRпобеспечивается балансировка схемы
(установка нуля выходного напряжения
при Есинф= 0). Благодаря тому, что
,
усилитель позволяет выделить слабый сигнал на фоне сильной помехи. Для этого необходимо сделать так, чтобы для дифференциального усилителя помеха была синфазным напряжением, а полезный сигнал – дифференциальным.
Схема синфазного сигнала (см. рис. 8.19) имеет два основных недостатка:
низкое входное сопротивление
трудность изменения коэффициента усиления, так как для этого надо одновременно изменять два сопротивления, которые должны быть точно согласованы.