циент С исключается из уравнения обратной связи [уравнение (1.14)]. Итак, для неинвертирующего повторителя можно записать:

Подставив выражение для коэффициента В, получим

= I + л„р [;?вх/(о.с -i- Rbk)] •

в этом случае величина Л„р/(1+Лор) также приблизительно равна единице, поэтому уравнение (1.23) принимает вид

И снова, умножая числитель и знаменатель на величину, обратную знаменателю, получим

Am+Ro.l, (1.25)

4=1+(о.Л). (1.26)

Уравнение (1.26) определяет коэффициент усиления по напряжению для неинвертирующего повторителя. Из уравнения (1.16) известно, что

£,н, = Л„£в„ (1.27а)

тогда

E,, = {l+R,JR,,)E„. (1.276)

Работа усилителя с одним источником питания

На практике для работы операционного усилителя часто используют источник питания только одной полярности, обычно положительной относительно земли. Примеры такого рода можно встретить там, где на источник питания накладываются ограничения, например в автомобильном либо портативном оборудовании или же там, где возникает задача компоновки устройства, для которого один или два входящих в его состав операционных усилителя играют второстепенную роль, но введение второго источника питания оказывается дорогим. К работе с одним источником питания прибегают также потому, что, по мнению некоторых, работа с большим числом источников связана с непозволительной тратой предохранителей (да-да, бывает и так!).

Итак, сейчас вы узнаете, как работать с одним источником питания, хотя это и не лучший способ работы, а вернее сказать, вовсе нежелательный.

Простейшее решение, к которому прибегают большинство конструкторов, показано на рис. 1.8, а. Эта схема в основе своей

является инвертирующим повторителем, который мы рассмотрели ранее, но здесь вывод Vee подсоединен не к отрицательному полюсу источника питания, а к земле (да здравствует экономия!). В исходной схеме инвертирующего повторителя это привело бы к разбалансу и к переходу операционного усилителя в режим насыщения, при котором выходное напряжение достигает своего предельного значения, равного напряжению источника питания. Однако резисторный делитель напряжения повышает потенциал неинвертирующего входа до некоторой положительной величины и тем самым изменяет положение рабочей точки операционного усилителя. Это, конечно, повышает выходное напряжение покоя до такого же уровня, но теперь выходной сигнал вместо того, чтобы изменяться относительно нуля, будет изменяться относительно некоторого положительного уровня напряжения. Именно поэтому мне так не нравится работа с одним источником.

Другой путь достижения того же результата доказан на рис. 1.8,6. В этой схеме потенциал неинвертирующего входа устанавливается с помощью диода Зенера.

На неинвертирующий вход нужно подавать определенное минимальное напряжение, величина которого различна для различных классов операционных усилителей. Эту величину можно определить на основании данных, приведенных в паспорте устройства, или же по его принципиальной схеме. Минимальное напряжение на неинвертирующем входе определяется числом р-п-переходов между входом усилителя и выводом Vee источника питания. Переходы должны быть смещены (иначе устройство вообще не будет работать), и тогда появится падение напряжения. Вообще говоря, пользуясь паспортными данными, это значение можно подсчитать. Эта величина представляет собой разность между максимально допустимым значением

i-1-УссОЮ-]<-

Рис. 1.8. Работа операционного усилителя от одного источника питания. 2-203 17

Vee и максимально допустимым отрицательным входным напряжением. Иными словами, напряжение определяется следующим образом:

V = V,,~E,,,„,,,, y (1.28)

Если нужной информации в паспорте нет, то, пользуясь схе-!Мой устройства, можно подсчитать число имеющихся р-и-пере-ходов. Подсчитывать следует как переходы база - эмиттер, так и переходы база - коллектор. Общее число р-и-переходов нужно умножить на 0,9 В. Для большинства используемых операционных усилителей результирующее напряжение будет лежать в пределах между 2,7 и 3,5 В. Однако можно найти несколько типов микромощных схем, для которых эта величина составляет всего 1,5 В.

Как правило, схема строится таким образом, чтобы напряжение в точке А составляло по крайней мере третью часть напряжения Vcc, а часто половину Vcc- В последнем случае нужно, чтобы выполнялось равенство Ri = R2, а в первом случае - чтобы Ri = 2R2. Выбирайте такие значения сопротивлений, которые лежат в пределах между 1000 и 20 000 Ом.

Еще один метод иллюстрируется рис. 1.9. В нем используется мостовая схема, состоящая из резисторов Ri, R2, Rs и Rt Фактически здесь применен тот же метод, который был использован в предыдущем примере, но в данном случае сохраняется свойство дифференциальности входов операционного усилителя. Для этой схемы справедливы правила, которые мы сформулировали для схемы, изображенной на рис. 1.8, а, кроме того, потребуем, чтобы выполнялись условия Ri=R2 и R3 = R4- Резисто-,.ры должны быть такими, чтобы их можно было подобрать

/fcmowm питания пост топа (+)

(-)о-

Wo-[

Тис, 1.9. Работа операционного усилителя от одного источника питания с сохранением дифференциального характера входов.