Рис. 6.2. Усовершенствованный усилитель переменного тока с обратной связью.

очень велико. Входное сопротивление уменьшается до значения, не превышающего сопротивления Ri. В связи с этим принято выбирать сопротивление Ri как можно более высоким, учитывая в первую очередь возможность насыщения усилителя при использовании Ri.

На рис. 6.2 показан улучшенный усилитель переменного тока, в котором используются свойства обратной связи операционного усилителя. Эту схему можно рекомендовать для случаев, где важным критерием является стабильность.

Интегральный усилительный блок, который называют дифференциальным токовым усилителем (ДТУ) или усилителем Нортона, представляет собой в первую очередь усилитель переменного тока. Я, однако, отложил его описание до гл. 7, так как оно понадобится также при описании дифференциальных усилителей.

Как можно изменять частотную характеристику

Частотные характеристики усилителей переменного тока определяются конденсаторами и значениями постоянных времени RC. Шунтирующие, развязывающие конденсаторы или конденсаторы, выполняющие такие функции, как конденсатор Сг (блокировка постоянной составляющей) на рис. 6.1, s, выбирают с учетом практического опыта так, чтобы емкостная реактивность конденсатора не превышала Vio величины сопутствующего сопротивления. Реактивность конденсатора определяется на самой низкой частоте из диапазона, где схема должна работать нормально; как правило берется нижняя точка по уровню 3 дБ. Однако в усилителях, которые обычно работают с сигналами, имеющими составляющие очень низкой частоты, выполнить такое условие бывает нелегко. С такими сигналами, между прочим, часто работают предусилители, используемые для обра-

ботки сигналов в медицинских и научных приборах. Неприятность связана с тем, что емкостная реактивность обратно пропорциональна частоте. Поэтому мы должны были бы потребовать, чтобы на этих низких частотах применялись конденсаторы довольно большой емкости. Они имеют большие размеры, даже если взять электролитические конденсаторы. Если сравнить два конденсатора емкостью, скажем, 100 мкФ, то электролитический будет гораздо меньше, но при этом ему присущ один недостаток- он чувствителен к полярности сигнала. Такое качество вряд ли может быть полезным в усилителе переменного тока.

Если проблема размеров в какой-то степени разрешается при использовании электролитических конденсаторов, то для того, чтобы решить проблему чувствительности к полярности сигналов, следует воспользоваться, например, схемой, показанной на рис. 6.3. Она реализует метод, позволяющий при сохранении большой емкости ликвидировать чувствительность к полярности. Вы совершите ошибку, если не рассмотрите эту схему как следует и подумаете, что она представляет собой простую последовательную схему, использующую два конденсатора. Если же вы сделаете такое предположение, то будете считать, что справедлива формула для последовательно соединенных конденсаторов. Если бы она была справедлива, то полная емкость составляла бы половину емкости одного конденсатора при условии, что С\ = С2. В действительности однако, полная емкость показанного на рис. 6.3 соединения равна или Си или Сг при условии опять-таки их равенства. Такое соотношение обусловлено наличием диодов Дх и Дг.

Рассмотрим, что происходит при изменениях входного сигнала в положительном направлении. В этом случае диод Дх смещен в обратном направлении и не оказывает никакого влияния на С]. Через С\ сигналы проходят к точке соединения С-Сг Дх-Дг- С другой стороны, диод Дг смещен в прямом направлении, поэтому фактически он закорачивает Сг и передает сигналы непосредственно на следующий каскад.

Однако при изменении сигнала в отрицательном направлении ситуация изменяется. При этом диод Д\ смещен в прямом направлении, а диод Дг - в обратном. Так как теперь диод Дг

Вход

Выход

Рис. 6 3. Усилитель переменного тока с диодно-емкостной связью для работы

на низкой частоте.

отключен, он не оказывает никакого влияния на конденсатор С-Сигнал проходит через Сг на следующие каскады.

Описанная картина наглядно демонстрирует, что каждый конденсатор активно работает в схеме только в течение одного полупериода входного сигнала. Полярности подбирают так, чтобы каждый конденсатор воспринимал только сигналы нужной полярности. Современные электролитические конденсаторы, как танталовые, так и алюминиевые, могут быть сравнительно небольшими для тех скоростей изменения напряжения, которые обычно характерны для операционных усилителей. Эту схемную «хитрость» можно встретить в усилителях многих биологических и физиологических приборов.