требования, следует взять высококачественный операционный усилитель на полевом транзисторе с р-л-переходом или на транзисторе с высоким значением коэффициента р.

На рис. 7.5 показан еще один вариант схемы, реализующей ту же самую идею. Здесь коэффициент усиления по напряжению определяется усилителями у1 и Уг. Эту схему обычно называют инструментальным усилителем, так как она сочетает такие свойства, как высокий коэффициент усиления и очень высокий входной импеданс, что, как правило, требуется от дифференциальных предусилителей постоянного тока в научной аппаратуре. Регулировка этой схемы для получения оптимального значения КОСС производится точно так же, как регулировка схемы, показанной на рис. 7.2. Усиление классического инструментального усилителя, изображенного на рис. 7.5, определяется следующим выражением:

2Ra , j

(7.7)

коэффициент усиления -L j--коэффициент усиления

предусилителя 2-ro каскада усилителя

при условии, что Ra=Rb, RlR2, Rs. = R4 + R5-

Сопротивление резистора Rc обычно лежит в диапазоне от 500 до 2000 Ом и при желании на этот резистор можно возложить функцию управления коэффициентом усиления. Однако при этом во избежание осложнений в качестве Rc нужно использовать последовательное соединение постоянного резистора и потенциометра. Обратите внимание, что Rc стоит в знаменателе выражения (7.7). Если Rc принимает значение, близкое к нулю, то А,, стремится к бесконечности. Физически это означает, что усилитель входит в насыщение.

Ниже приводится типовой пример расчета коэффициента усиления по напряжению.

Пусть

= = 50 кОм, Rc= 1 кОм, R = R2 = 2 кОм, Rs = Ri-hRb = 20 кОм, тогда

Г 20 1 (101) (10) = 1010 (более 60 дБ).

(2)(50)

Другие дифференциальные усилители постоянного тока

В качестве дифференциального усилителя постоянного тока можно использовать не только интегральную схему операционного усилителя, но и другие линейные ИС. Проще всего воспользоваться готовой ИС, но следует учесть, что есть соперники, обладающие некоторыми специфическими полезными свойствами.

Все виды «других» ИС можно отнести к какому-либо из двух классов. Некоторые из них похожи на операционные усилители, а другие представляют собой варианты трех или более дискретных транзисторных дифференциальных усилителей, выполненных в виде ИС. К первому классу принадлежат такие устройства, как например, дифференциальный усилитель тока (ДУТ), называемый также усилителем Нортона. К этому же классу относится операционный усилитель проводимости (ОУПР).

Дифференциальные усилители тока

Дифференциальный усилитель тока, или усилитель Нортона, обозначается на схемах с помощью видоизмененного условного знака операционного усилителя так, как показано на рис. 7.6. Следует иметь в виду, что эти устройства в первую очередь предназначены для сигналов переменного тока, но их используют и для сигналов постоянного тока, если можно примириться с выходным напряжением смещения и если вход сбалансирован, как

Рис. 7.6. Основная схема дифференциального усилителя тока (ДУТ), или усилителя Нортона.

Рис. 7.7. Неинвертирующий ДУТ.

Рис. 7.8. Дифференциальный ДУТ. Xq<U10R j на самой низкой частоте работы.

в дифференциальной схеме. Отношение Ro.JRbx определяет коэффициент, усиления по напряжению лишь приблизительно, но в большинстве случаев приближение получается достаточно точным, и ошибкой, вызванной наличием других составляющих в коэффициенте усиления, можно пренебречь. Уравнение, описывающее передаточную функцию для установившегося режима работы, имеет вид

£вых= (Пхо.с ?1) + 0,7 [1 +(Po.e/Bz)]- (7-8)

Эталонное напряжение должно быть меньше или равно Vcc-С учетом величины эталонного напряжения резистор следует выбирать так, чтобы 5 мкА/ilOO мкА. Тем самым задается положение рабочей точки при статическом состоянии выхода. Относительно этой точки должно происходить изменение сигнала. Для инвертирующей схемы, показанной на рис. 7.6,

А,« RoJRb.- (7.9)

Неинвертирующая конфигурация ДУТ показана на рис. 7.7. Единственное существенное отличие этой схемы от предыдущей состоит в том, что входной резистор переместится с инвертирующего входа в цепь неинвертирующего входа. Коэффициент усиления определяется следующим выражением:

Л. = (о.с ?вх)(Л/26). (7.10)