pdf.php@id=6185

Коэффициент усиления разностного сигнала

шает условие баланса, однако влияет на величину а, что видно из (3.22). Чем больше КР, тем больше а при данном относитель­ ном разбалансе цепи.

Для получения 'больших коэффициентов подавления синфаз­ ного сигнала следует с большой точностью выполнить условие баланса. Одну из проводимостей (У], У2, Уз или У4), можно сде­ лать регулируемой. Удобней регулировать Уь так как один конец ее связан с корпусом.

Рассмотрим дифференциальный усилитель, изображенный на рис. 3.5 [34]. Основная его особенность заключается в том, что неинвертирующие входные полюсы ОУ через проводимости У2 и У4 соединены с корпусом, поэтому на входах ОУ отсутствует син­ фазное напряжение.

Рис. 3:5. Схема дифференциального усилителя на двух ОУ с заземленными че­ рез проводимости Уг и У4 иеинвертирующнми входами

Рис. 3.6. Схема дифференциального усилителя ма двух ОУ с отрицательной об­ ратной связью но синфазному сигналу

121

= 1/2*0,01=50. Таким образом, схема рис. 3.5 требует очень тща­ тельной настройки. Получить от нее большое значение а затруд­ нительно.

На рис. 3.6 показан дифференциальный усилитель на двух ОУ с одиночным выходом, в котором применена ООС по синфазно­ му сигналу. В таком усилителе на входах операционных усилите­ лей синфазный сигнал подавлен. Благодаря этому он может ра­ ботать при очень больших синфазных напряжениях генераторов возбуждения UT\и 1/г2, доходящих до ±200 В, т. е. во много раз превышающих напряжение питания ОУ [32].

Найдем коэффициенты усиления и входные проводимости уси­ лителя (напряжения 7 и 13 табл. 1.3) при У'Выхг=°°, а'ц—оо и У/вх*=0:

/^p(y)i2-*7 Ai7,2(2?i)/An,2s * Увх.р(у)1 ~ АгСгт^/Дц.гг*

122

При выполнении условия баланса Z'\IZ'2 =Zr\\Z\ коэффициен­ ты усиления

= К2— ДК2. Тогда

Такая сравнительно низкая синфазная помехоустойчивость при почти полном подавлении синфазного сигнала на входах операци­ онных усилителей обусловлена тем, что при неточном выполнении условия баланса входное синфазное напряжение вызывает появ­ ление разностного напряжения на входе ОУ1 , по которому ООС не действует. Поэтому такой усилитель требует весьма точного выполнения условия баланса. Входные проводимости его Увх.р(у)1 = У'1 и Увх.р(у)2= У" обычно весьма велики.

На рис. 3.7,а изображена схема дифференциального усилителя на двух ОУ с дифференциальными входом и выходом. Заменяя ОУ с внешними цепями ООС эквивалентными активными четы­ рехполюсниками, можно эту схему представить в виде обобщен-

Рис. 3.7. Схема дифференциального усилителя с дифференциальными входом и выходом на двух ОУ:

а — структурная; б — эквивалентная

124

ного дифференциального каскада (ОДК), изображенного на рис. 3.7,6. Для общности к выходным полюсам 4 и 5 присоединены проводимости Укь Укг и Унг. Активными четырехполюсниками мо­ гут быть также составные транзисторы или любые другие актив­ ные элементы, имеющие три внешних полюса помимо опорного. Опорный полюс может быть собственным (например, у ОУ) или внешним (например, у составных транзисторов). Проанализиру­ ем обобщенный дифференциальный каскад рис. 3.7,6 ',[13].

Анализ ОДК при любых разбалансах. В общем случае ОДК имеет два входных полюса, два выходных полюса и полюс, к ко­ торому подключается двухполюсник обратной связи (рис. 3.7,6). Внешние полюса сложных активных элементов обозначены ин­ дексами а, b и с. Все остальные полюса этих элементов рассмат­ риваются как внутренние. Проводимость двухполюсника обрат­ ной связи обозначена У0, проводимость нагрузки — Унг. Считаем, что параметры сложных активных четырехполюсников заданы их укороченными матрицами проводимостей

штрихами. Коэффициенты усиления ОДК» определяемые выраже­ ниями 9 и 10 табл. 1.3,

■Кр.12->Р(У).Б4— Ицых.р.(у)/Ивх.р — AI (5±4),2(2-1)/2 Al 1.22»

К ? 12-*Р(у)54“ ИВЫ.р(у)/Ивх.у ” AI(5+4). 2(2+I)/2 Al 1,22 .

125

Коэффициент режекции, характеризующий асимметрию дифферен­

телем для всех определителей и сокращается при определении схемных функций.

В дифференциальном усилителе с дифференциальным выходом входной синфазный сигнал может вызвать на выходе как синфаз­ ное, так и разностное напряжение. Поэтому для полного подавле­ ния синфазного сигнала необходимо, чтобы оба напряжения рав­ нялись нулю, т. е. чтобы а=оо и Н = оо. Если а=оо, а Я имеет ко. нечное значение, то разностное напряжение на выходе усилителя, вызванное входным синфазным сигналом, сложится с полезным разностным напряжением и его невозможно будет в дальнейшем отличить от полезного сигнала.

При анализе большинства дифференциальных каскадов (ДК) можно пользоваться приближенными значениями определителей Дц5±4), 2(2=pi) « 2Д11,22, так как члены, не зависящие от разбалансов, оказываются во много раз больше остальных. Параметры, отве­ чающие этим значениям, назовем реализуемыми.

Сопротивление Z2 зависит только от проводимости Yba актив­ ного четырехполюсника, а Z3 — от проводимостей Ycb, Yca четы­

рехполюсника и, кроме того, от Ул, влияющей на коэффициент передачи разностного сигнала и выбираемой с учетом желаемого значения этого коэффициента передачи; сопротивление Zi зави­ сит от Y0, не влияющей на /(рр, и может быть оптимизировано.

За предельные значения К уу, о и Я можно принять значения, получаемые при Z i= Z 2. При этом обращаются в нуль составляю* щая определителя AKS- O, 2(2+1), не зависящая от разбалансов, и

126

Для коэффициентов /(у_>р, /Ср-*у и Н , пренебрегая разбаланса­ ми высших порядков, получаем

_______________________ (2 Y bc Y cb _______________

2 (Y ca Y hb — Y cb Y ba) A Y bc + (Коб Y ba— 2 Y ca Y bc) A Y kb +

малое значение /Су_>.р имеют место либо при равенстве нулю зна­

либо при выполнении условия (3.30), либо при одновременном выполнении условий (3.32) и

Выполнение условий (3.32) и (3.38) означает равенство нулю

множителей при A Y bc, ДУль и A Yba знаменателя (3.36).

Естественно, что выполнение (3.32) можно заменить выполне­ нием условий ДКа/,= 0 и ДКба=0, а выполнение (3.38)—выпол­ нением условий ДК&с=0 и ДК&а=0.

Важнейшая особенность Д К — способность подавлять входной синфазный сигнал. Поэтому значение проводимости двухполюс­ ника обратной связи Ко, при котором коэффициент передачи син­ фазного сигнала равен нулю, можно назвать оптимальным. Это оправдывается также тем, что при К0.Опт выполняется одно из ус­

ловий равенства бесконечности Н , Из (3.32) получаем1

Ко.опт отсутствует и с уменьшением У0 увеличиваются о и Я. Для одновременного получения бесконечно больших Н и а следует помимо (3.39) выполнить условие (3.38).

Уравнения (3.31) — (3.39) позволяют проанализировать рабо­ ту Д К на любых усилительных четырехполюсных элементах при

относительных разбалансах, не превышающих 1 0 % , и опреде­ лить его оптимальные параметры.

Найдем условие равенства нулю коэффициента передачи син­

Это означает, что для подавления синфазного сигнала прово­

димость У0 должна быть отрицательной.

Условие подавления разностного сигнала на выходе, вызван­ ного входным синфазным сигналом, т. е. условие получения бес­ конечно -большого коэффициента режекции Я, как это следует из

Для полного подавления влияния синфазного сигнала на вы­ ходное напряжение усилителя должны быть выполнены условия (3.40) и (3.41). Если усилитель работает на выходной каскад (рис. 3.7), то синфазный сигнал на него не пройдет, что во мно­ гих случаях имеет важное значение.

Рис. 3.8. Схема диф­ ференциального усили­ теля на трех ОУ

130