10.1.2. Определение входного полного сопротивления в режиме возбуждения током и напряжением

На рис. 10.2 показаны условия, необходимые для расчета входного полного сопротивления операционной схемы Zbx-Определение Zbx в режиме возбуждения током

2BX = (4xo<.-f Z3,o/Px.x) [Px.xV(l +Рх.х-4)] (10.5)

Причина заключается не в самом уравнении (10 1), а скорее, в его мо-*Ификациях с использованием (10 2). Непригодность одного из уравнении (10.3) или (10 4) проявляется в виде неопределенностей, возникающих в Результате прямой подстановки в них нуля или бесконечности вместо Z,

от параметров операционного усилителя и совпадает с идеальным внутренним сопротивлением 2ид.

3. Для параллельной пары зажимов полное сопротивление равно нулю; для последовательной пары зажимов оно бесконечно fcM. уравнения (10.1а) и (10.16) при Л = оо].

4. Пассивное полное сопротивление Zp зависит от всех мультипликативных параметров операционного усилителя, за исключением его коэффициента усиления без обратной связи А.

5. Если разомкнутое или замкнутое состояние является рабочим для исследуемой пары зажимов, то коэффициент Рх. х или Рк 3 совпадает с обычным коэффициентом обратной связи р.

6. Внутреннее полное сопротивление Z, измеренное в токовом режиме возбуждения (рис. 10.1, а), равно последовательному соединению полных сопротивлений Zoo и Zo/Px хА, умноженному на коэффициент погрешности Рх хЛ/( l-fPx. хЛ).

7. Внутренняя полная проводимость 1/Z, измеренная в режиме возбуждения напряжением (рис. 10.1,6), равна параллельному соединению полных проводимостей 1/Zoo и I/ZqPk А, умноженному на коэффициент погрешности Рк зЛ/(1--Рк.зЛ).

8. Коэффициенты погрешности в уравнениях (10.3) и (10.4) близки по величине к 1 в диапазоне частот, где Рх хА\,

Рк зЛ>1.

Уравнения (10 3) и (10 4) выведены из одного и того же уравнения (Ю 1), и в общем случае они должны давать одинаковый результат. Однако в ряде случаев одним из этих уравнений пользоваться нельзя. Поэтому мы отдаем предпочтение уравнению (10.3) при анализе параллельных операционных схем и схем с выходом по напряжению, а для последовательных операционных схем и схем с токовым выходом будем пользоваться уравнением (10.4). Практические основания такого выбора будут изложены в разд. 10.1.3 и 10.2.2.

основывается на замене источника входного сигнала пробным источником тока (рис. 10.2,а). Это удобно для операционных схем с токовым входом (особенно для параллельных). В этой связи см. п. 5 предыдущего раздела.

Операционный усилитель

Вход операционной схемы,

Рис. 10.2. Определение условий для расчета полного входного сопротивления Zbx операционной схемы в режиме возбуждения током (а) и напряжением (б)

Определение Zbx в режиме возбуждения напряжением

1/2з, = (1/7з, „ + 1/2,, „ р,.зЛ) [Р,.зЛ/(1 (10.6)

основывается на замене источника входного сигнала пробным источником напряжения (рис. 10.2,6). Это удобно для операционных схем со входом по напряжению (особенно для последовательных операционных схем).

10.1.3. Примеры расчета входного полного сопротивления

Использование носящих общий характер уравнений (10.5) и (10.6) будет показано на нескольких решенных примерах. Поскольку мы имеем в виду практическое использование, то сделаем вначале некоторые допущения, которые значительно упростят и расчет, и конечную формулу. Предположим, что мы берем операционный усилитель с низким выходным полным сопротивлением Zbhx оу и высокими значениями коэффициента ослабления синфазного сигнала X и входных полных сопротивлений 2д, Z-синф, Z+синф >Z, Zb Zz и т. д. Покажем в первом примере возможность такого упрощения.

Повторитель напряжения на рис. 10.3, а является последова--тельней-опсращюппой-хемой, на вход которой-обычно пода-

ется сигнал от источника напря-зкения; соответствующим уравнением для расчета является формула (10.6).

Из табл. П/Ж видно, что Oi6-ращениый коэффициент обратной

связи 1/р„ 3= 1 -1-Zbhx ОУ / (ZhII

IIZдllZ-cинф) « 1. Полное сопротивление Zbxoo будет определяться с использованием эквивалентной схемы б. Так как допущение А = = оо влечет за собой ед = 0, то полное сопротивление Z- в работе схемы участия не принимает, и Zвxoo = Z+c„нф. Чтобы рассчитать полное сопротивление Zbx о (это делается с использованием эквивалентной схемы в), к входному зажиму подключается пробный Источник напряжения и ток i определяется как результат наложения напряжений и и ыД. Разделив i на и, получаем

1/Zbxo = l/Z+синф + [1/(Z3 + + Z cинфlZвыx оу IIZh)]<1 -Ь --(1Д) lZ~cинф/(Z~cииф+Zвыx оу II 1Zh)]> или ZвxO«ZдllZ+cшф.

Ясно, что в этих выражениях для Рк. 3 и Zbx о величина параметров X и Zbux. оу не окззьгва-ет заметного влияния на результаты вычислений.

Используя упрощенные равенства, из уравнения (10.6) получаем

Рис. 10 3 Эквивалентные схемы повторителя напряжения (а) для расчета идеализированного

2вхоо (б) и пассивного Zbx о (в)

полного входного сопротивления. Полный расчет показывает, что влияние параметров Z Qy и X в данном случае незначительно (см. текст).

l/Zз, = [l/Z„„ф4- 1/(Z„ II Z„,ф) А] [.4/(1 -Ь 4)1 =

--1/Пинф+1/2д(Н)-

(10.7а)

Полное входное сопротивление повторителя напряжения равно параллельному соединению входного синфазного сопротивления синф и в (Л-fl) раз «усиленного» дифференциального входного полного сопротивления Zд. Проведем сравнительную оценку их величин.

Для биполярного операционного усилителя общего назначения (jO,5JV10Mg+cHffiiiM)