НОМ токе (1+Ло) ?+синф = 50 ГОм/500 М0м>1, и в параллельном соединении основную роль играет сопротивление /?+синф. У операционного усилителя с ПТ-входом составляющая

(1+Ло) настолько велика, что определять ее точную величи-1У не имеет смысла.

В диапазоне средних частот выше характеристической частоты /о 1+Ляйсо/уш, 1 (оС+синф, так что Z„(l-f/l)/

Рис 10 4 Преобразователь ток - напряжение (а) и его эквивалентная схема (б) для расчета пассивного входного сопротивления Zax о

Будучи параллельной операционной схемой, преобразователь ток - напряжение вбычни получает возбуждение от источника тока, и его полное входное сопротивление Z„j удобно определять в токовом режиме возбуждения 3,«1, 2x00°°". 2х«

/z+синф I =М(С+сииф/?д/У1+(Сй/И„) 2; сйд= 1/Сд/?д. В бИПОЛЯрНОМ

операционном усилителе общего назначения (С+синф = 2 пФ, С„ = 2пФ, ;?д = 0,5МОм, f;=l МГц)и„/2я=160кГц, [Со;С+с„„ф/?д= = 6,3, и это свидетельствует о том, что величину входного полного сопротивления, как и прежде, в основном определяет

Z-I-синф

Подводя итог, можно сказать, что в каждом из встречающихся на практике повторителей напряжения

Z..=Z+

(10.76)

(см. табл. V/Ж).

Преобразователь ток - напряжение, показанный на рис. 10.4, представляет собой операционную схему с токовым входом, и его входное полное сопротивление рассчитывается по формуле (10 5).

Можно считать, что Рх х=1 (см. табл. П/В). Полное сопротивление Zbx<x> = 0, так как при Л = оо инвертирующий вход ОУ ведет себя как потенциальная земля. По эквивалентной схеме б полное сопротивление Zвxo = ZlZ„Z-cинф»Z. Подставляя полученные значения [Зу х, Zxoo и Zbx о в уравнение (10.5), получаем

Z,, = (ZIIZ, 11 Z-,„„ф)/(l + р, И) ~ 2/(1 +А) (10.8)

=~(pT,f -глГу\ \ЧЩ -

Последнее выражение имеет очень большое практическое значение. Если проводить пассивное преобразование тока в напряжение просто на заземленном с одного конца полном сопротивлении Z, то величина последнего будет определяться компромиссным соотношением между чувствительностью и точностью. Высокая чувствительность предполагает большое значение Z, а для достижения высокой точности требуется, чтобы величина Z была достаточно низкой в сравнении с величиной внутреннего сопротивления источника тока сигнала. Операционный усилитель, включенный по схеме усилителя с токовым входом и потенциальным выходом (рис. 10.4), позволяет выбирать величину Z, принимая во внимание лишь одно соотношение: Оид=-Z. Объясняется это тем, что операционный усилитель уменьшает действующее значение Z по отношению к источнику сигнала в (1+Л) раз.

Для иллюстрации рассмотрим случай, когда необходимо измерить ток величиной 1 пА, поступающий от источника сигнала с внутренним сопротивлением 1 ТОм. При максимальной допустимой погрешности 1 % в случае пассивного преобразования сопротивление измерительного резистора Z = R не должно превышать 10 ГОм; при этом чувствительность будет равна 10 мВ/пА. Активный преобразователь ток - напряжение позволяет увеличить R до 1 ТОм, чем достигается высокая чувствительность, равная -1 В/пА, при пренебрежимо малой погрешности 0,001%, соответствующей входному сопротивлению /?з, = /?/(1+Ло) = 10 МОм при Ло = 100 000.

В заключение рассмотрим, что можно в данном случае получить при использовании уравнения (10 6). Мы полагаем, что подключение к потенциально заземленным входным зажимам пробного источника напряжения вызовет определенные трудности. Заземление инвертирующего входа операционного усилителя аннулирует обратную связь и Рк 3 = 0. Подстановка этого значения в уравнение (10.6) даег 1/Zbx= {l/0-f--f 1/[(72д2-е„нф)0ХЛ]}[(0ХЛ/(1+0ХЛ)], т. е. величину 1/2вх таким способом определить нельзя

Инвертор напряжения, показанный на ркс. 10.5, является операционной схемой со входом по напряжению, но как параллельная схема он больше подходит для изучения в токовом ре-Жиме возбуждения Однако это приводит к различию между Коэффициентом обратной связи Рхх=1, соответствующим разрыву входного зажима, и коэффициентом обратной связи Рк з = = P = Zi/(Z-f-Z2), который соответствует нормальной работе Инвертора.

При расчете полных сопротивлений Zbxoo и Zbx о мы исходим Из того, что инвертор получился из рассмотренного выше пре- g6]3a3ri"fiTp,"" т"К - нап41Яжед11£-1д-счет впсд-сиия-в-схеггтге

следнего полного сопротивления Zj. Таким образом, Zbxoo = Zi, Zbxo = Zl+Z2lZдZ-cинф~Zl+Z2. Подставляя эти значения в уравнение (10.5), получаем

Z,[Z + {Z+ZIA\ [А1{\ -\-A)]=Z, + Zj{\+A). (10.9)

После некоторых преобразований такая же величина получается из второго выражения, 1/Zbx= [1/Zi-(-1/(Zi+Z2)Pk.3/1] • • [Рк.зЛ/(1--Рк.з/1)], которое получилось в результате подстановки значений Zbxoo и Zbx о в уравнение (10.6).

Рис. 10.5. К определению полного входного сопротивления инвертора напряжения.

Хотя входной сигнал этой схемы - напряжение, однако как параллельную операциоп-ную схему повторитель напряжения удобнее исследовать в токовом режиме возбуждения. Обратите внимание на то, что Эх.хРк.з- Эхж*" Эк.з+ 2, Z,jj„-Zi,

= Z, -Ь Z, 11 Z 11 Z-

» Z, + Z,.

Входное полное сопротивление инвертора напряжения равно последовательному соединению полного сопротивления Zj, не зависящего от величины обратной связи, и внутреннего полного сопротивления суммирующей точки Z2/(l--Л).

Упрощенные выражения для определения входных полных сопротивлений основных операционных схем сведены в табл. V.

10.2. Выходное полное сопротивление операционной схемы

10.2.1. Определение полного выходного сопротивления в режиме возбуждения током и напряжением

На рис. 10.6 показаны условия, необходимые для расчета выходного полного сопротивления операционной схемы Zebix-Источник входного сигнала заменяется его внутренним полным сопротивлением Zr.

Определение Zbbix в режиме возбуждения током

2b«x = (2b«xcc+Z,,,o/P,.H) [Рх.х/(1 +Рх.х)1 (10-10>

основывается на замене полного сопротивления нагрузки 2я =робпНм и-т"чнип«.д TK.q (риг 10.6. fll. Это удобно дд опера ционных схем с выходом по напряжению.