[26]. Преимущества и недостатки каждого прибора в таком режи-же в основном известны и сведены в табл. 2.1. Оценка параметров, которые необходимо учитывать в схемах АРУ, производится по пятибальной системе. Например, варикап не может быть использован в общем случае в схемах с низкой добротностью, поскольку его полное сопротивление изменяется с частотой. Такое общее сравнение показывает, что наиболее предпочтительными во всех отношениях являются БТ и ПТ (сумма баллов 17 и 20 соответственно) .

Таблица 2.1

Все схемы, рассмотренные в п. 2.1.4, могут являться основой для построения усилителей с АРУ. Однако ряд недостатков делает применение этих схем весьма ограниченным.

Часто для непосредственного управления электромеханическими приборами, например соленоидами и индикаторами, требуется больший размах напряжения, чем можно получить на выходе ОУ при обычном напряжении источника питания. Для большинства усилителей общего применения разность амплитуд положительной и отрицательной полуволн выходного напряжения (размах) не превышает 25 В при напряжении питания ±15 В, поскольку в этом случае 5 В из общего приложенного напряжения теряется в выходном каскаде. Обычно для получения большого размаха выходного напряжения используют специализированные высоковольтные усилители и источники питания. Стоимость этих специализированных усилителей и отдельных источников питания в несколько раз выше, чем аналогичных низковольтных ОУ.

Однако при использовании ОУ с дифференциальным выходом [43] можно получить размах выходного напряжения значительно больше полного приложенного напряжения источника питания (рис. 2.12). Здесь при подаче на усилитель напряжения питания ±15 В размах выходного напряжения достигнет 50 В из-за наличия на выходах ОУ сигналов противоположной полярности размахом 25 В. Сигнал с выхода схемы может подаваться на любую нагрузку, не соединенную с общей шиной.

К недостаткам данной схемы следует отнести то, что на выходе наблюдается дополнительный фазовый сдвиг, поэтому фазовая ошибка ограничивает точность приведенной схемы на значительно меньших частотах, чем амплитудная.

Схема другого усилителя с дифференциальным выходом, построенного также на двух обычных ОУ, когда сигнал снимается между их выходами, приведена на рис. 2.13. Эта схема имеет одинаковые фазовые сдвиги на обоих выходах и поэтому обеспечивает усиление в большей полосе частот. Полное входное сопротивление такого усилителя выше, чем предыдущего, так как сигнал подается непосредственно на входы ОУ, а не на суммирующий резистор. Кроме того благодаря наличию дифференциальных входов схема способна подавлять синфазные сигналы. Коэффициент подавления этих сигналов в данном случае определяется средним значением соответствующих коэффициентов обоих усилителей. Однако следует учитывать, что при работе такого усилителя от незаземлеииого источника сигнала для протекания токов смещения необходимо ввести дополнительные резисторы между входами ОУ и общей шиной.

Рис. 2.12. Усилитель с дифференциальным выходом при последовательном включении ОУ

Рис. 2.13. Усилитель с дифференциальным выходом при параллельном включении ОУ

Для получения дифференциального выхода в приведенной схеме испо.чьзу-ется общая ОС по току, которая обеспечивается резистором R1 и поддерживает дифференциальные входные напряжения обоих усилителей в пределах нуля. Ток в цепи ОС определяется падением напряжения на резисторе R1, равном Usi-В связи с тем, что ток между выходами двух усилителей протекает через резисторы ОС в различных направлениях, напряжения на выходах ОУ имеют противоположную полярность. При низком коэффициенте усиления размах выходного напряжения схемы может ограничиваться допустимым значением синфазного входного напряжения усилителя. Так, для получения большого размаха напряжения на выходе схемы при единичном коэффициенте усиления на ее вход необходимо подать такой же сигнал, значение которого может выйти за пределы диапазона допустимых синфазных напряжений одного из усилителей. Чтобы обеспечить условие получения максимального размаха напряжения, входной сигнал должен быть двуполярным относительно общей шины, равномерно распределенным между входами обоих усилителей. Если же один из входов соединен с общей шиной, то полный размах выходного напряжения может быть достигнут лишь в случае, когда коэффициент усиления схемы ие менее 2.

На рис. 2.14 приведена схема усилителя с дифференциальным выходом, построенного на двух параллельно соединенных ОУ. Напряжения противоположной полярности на выходах усилителей формируются на счет перекрестного соединения их входов между собой. Эта схема имеет также вход для диффереи-циаль ого сигнала.

Описанный дифференциальный усилитель имеет относительно низкое входное сопротивление, обусловленное ОС по напряжению. Действительно, входное сопротивление такого усилителя определяется резисторами, включенными во входной цепи. В результате при работе усилителя от высокоомного источника возникают ошибки, связанные с перераспределением входного сигнала. Для

Ai RZ

AZ RZ

1 Утг

Рис. 2.14. Усилитель с дифферен- Рис. 2.15. Дифференциальный усили-

циальным выходом на параллельно тель с обратной связью по току соединенных дифференциальных усилителях

ликвидации таких ошибок ОС по напряжению заменяют ОС по току (рис. 2.15), при этом значительно увеличивается входное сопротивление усилителя. Резистор Ro.c в цепи ОС не шунтирует входного сопротивления ОУ, поскольку он включается в эмиттерную цепь входного транзистора. Если выполняется условие Ra>r3, где Гз - динамическое сопротивление эмиттера транзисторов, то входное сопротивление для дифференциального сигнала /?вх=/г21э/?э ?о.с, где Й21э - коэффициент усиления входного транзистора. Приведенная схема имеет несколько завышенное значение входного сопротивления для синфазных сигналов, поскольку эти сигналы выделяются на резисторах ОС и внутреннем сопротивлении источника тока, а не на эмиттерных резисторах. В результате входное сопротивление для синфазных сигналов определяется сопротивлением двух резисторов обратной связи Ro.c- /?вх.сив=/г21э/?о.с/2.

Коэффициент усиления схемы также определяется цепью ОС, поскольку ток в этой цепи пропорционален напряжению входного сигнала Ubx- Действительно, при подаче входного сигнала разность напряжений между эмиттерами транзисторов практически становится равной входному напряжению (транзисторы работают в режиме эмиттерных повторителей). Это приводит к перераспределению эмиттерных токов транзисторов и, следовательно, к разбалансу напряжений на переходах эмиттер - база транзисторов, из-за чего появляется ошибка при передаче входного сигнала к эмиттерным резисторам. Однако вследствие разбаланса токов между входами ОУ возникает отличная от нуля разность напряжений, которая вырабатывает корректирующий сигнал в цепи ОС. Этот сигнал