Сдвоенные ОУ.
Для повышения температурной стабильности измерительных усилителей в схемах (рис. 4.7) объединяют два ОУ, поскольку они, обладают синхронным изменением параметров. Усилитель обладает коэффициентом усиления более 200. Коэффициент усиления первого каскада рассчитывается по формуле Куи = (2R1 + R3)/R2. Влияние входного синфазного сигнала и передачу его на выход как парафазного сигнала можно уменьшить, подобрав попарно равными сопротивления R4 и R5, а также R6 и R7. Схема имеет большое входное сопротивление, которое практически не зависит от изменения коэффициентов усиления ОУ.
Составной ОУ.
Усилитель, собранный по схеме рис. 4.8, обладает большим входным сопротивлением. Если одиночный ОУ имеет входное сопротивление приблизительно 0,5 МОм, то входное сопротивление составного усилителя более 10 МОм. Это достигается за счет глубокой ООС с помощью усилителя DA2. Этот же усилитель позволяет также значительно повысить (до 100 дБ) коэффициент ослабления синфазного сигнала. В этом случае необходимо более тщательно подобрать сопротивления резисторов R1 и R2.
Усилители с симметричным выходом.
Схема формирования двухполярного выходного напряжения (рис. 4.9,а), имеет низкие входное и выходное сопротивления. Для выравнивания выходных напряжений, как по положительному, так и по отрицательному выходам необходимо выполнить условия
U-2 = U+1(2R1 + R3)/(R3 + R4) и U+2 = U-1(2R2 + R1)/(R1 + R2)
Схема рис 4.3,б состоит из двух ОУ, включенных последовательно. Здесь напряжение
U-2 = U+1(1 + R2/R1), а U+2 = U-1(1 + R4/R1)
Эта схема может быть использована при подаче входного сигнала на любой вход ОУ. Она может иметь как малое входное сопротивление (когда сигнал подается на инвертирующий вход), так и большое входное сопротивление (когда сигнал поступает на неинвертирующий вход) Эта схема не симметрична и несбалансирована. На рис 4.9,в показана схема, где ОУ работают симметрично, причем они последовательно балансируют друг друга Выходное напряжение определяется согласно выражениям
U-2 = U+1(1 + R1/R2), а U+2 = U-1(1 + R1/R2)
Эта схема имеет большое входное сопротивление.
Схема с перекрестной балансировкой приведена на рис. 49,г. Она симметрична относительно входа и выхода, имеет большое входное сопротивление Выходное напряжение определяется выражениями
Для коэффициента передачи, равного единице, можно считать R1 = R3 = 0, а R2 = oo.
3. РАСШИРЕНИЕ ВОЗМОЖНОСТЕЙ ОУ
Подключение ОУ к однополярному питанию.
Для подключения усилителя к однополярному источнику питания создается делитель напряжения на стабилитронах VD1 и VD2 (рис 4.10). К искусственной нулевой точке между диодами подключается неинвертирующий вход усилителя. Для развязки от постоянной составляющей на входе и выходе включены конденсаторы С1 и С2.
Операционный усилитель с большим выходным сигналом.
Приведенная на рис. 4.11 схема позволяет получить на выходе сигнал с амплитудой до 20 В. Это достигается тем, что напряжение питания усилителя управляется выходным сигналом. При этом разность напряжений между контактами 4 и 7 остается без изменения (— 25 В) Следует иметь в виду, что с помощью этой схемы нельзя получить большие коэффициенты усиления. При большом выходном сигнале становится больше напряжение питания интегральной микросхемы, увеличивается напряжение между контактами 3, 7 и 2, 4. Это ведет к перенапряжению n-р переходов транзисторов, применяемых в микросхеме. Для малых коэффициентов усиления напряжение на входах 2 и 3 меняется в такт питающему напряжению. При применении в этом устройстве интегральной микросхемы К140УД1Б не следует вывод 4 подключать к общей точке. В противном случае интегральная микросхема выйдет из строя.
Работа усилителя при увеличенных питающих напряжениях.