низкоомДых резисторах R2-R4. В этой схеме сопротивление Ro.<:.=(R\+Ri+R2Rz)IRA.

Для уйеличения входного сопротивления инвертирующего усилителя иногда применяют неглубокую положительную ОС (рис. 1.13,6). Входной ток усилителя А1, протекающий через R1, отби-

6ых1 =2бх

Рис. 1.13. Увеличение входного сопротивления инвертирующего усилителя использованием Т-образного резистора в цепн ОС (а) и введением положительной ОС (б)

рается от резистора R3, а не от источника входного сигнала. Для правильного функционирования схемы необходимо, чтобы Ивых Ubx. Тогда изменение напряжения на резисторе R3 равно t/вх, а входное сопротивление усилителя RbxR1R3/(Rs-Ri). При Ri=Rz имеем Rbx-oo. Если Ri>R3, усилитель самовозбуждается. Для достижения максимального входного сопротивления и сохранения устойчивости усилителя необходимо учитывать разброс сопротивлений и их температурную зависимость.

Большое входное сопротивление в рассмотренных схемах сохраняется только на низких частотах (10 Гц) из-за- действия паразитного входного конденсатора Свх, шунтирующего собственное входное сопротивление ОУ Свх {Сэ.б-\-Ск.бКт)/2, где Kvi - коэффициент усиления входного ДУ. Поскольку Km является функцией от частоты входного сигнала t/вх, то и Свх зависит от частоты и поэтому не может быть задана однозначно. Целесообразно аппроксимировать Свх только ее конечными значениями Свх max и Свх min. Промежуточную емкость Нет необходимости учитывать, так какее реактивность в этом интервале постоянна и конденсатор Свх приобретает свойства резистора. Эффект постоянной реактивности возникает вследствие компенсирующего действия уменьшений реактивности емкости и Kui- Типовые значения Свх max И Свх min 500 И 3 пФ соответственно. Однзко СТОЛЬ высокое значение Свх max не оказывает влияния на работу схемы, так как оно сохраняется до частоты меньше 1 Гц. Если же емкость Свх max не влияет до частоты /ср (это справедливо для большинства ОУ на биполярных транзисторах), то на более высоких частотах ее действием можно пренебречь, несмотря на большое значение, а Свх аппроксимировать ее высокочастотным значением Свх min. В ОУ с полевыми транзисторами на входе, имеющими входное со-иротивление около 10 ГОм, емкость Свх max оказывает существен-

ное влияние на входное сопротивление. При Свхтах = 500 пФ значение Rbx 10 Ом в таких ОУ сохраняется лишь до частоты 0,3 Гц. Выше частоты 100 Гц входные сопротивления большинства современных ОУ с полевыми и биполярными транзисторами на входе близки.

Влияние Свх наиболее ощутимо в неинвертирующем включении ОУ, когда эта емкость дополнительно увеличивается из-за частотной зависимости Ки (см. 1.2.4). Эффективное значение емкости Свх можно уменьшить, включив в цепь положительной ОС конденсатор Ск, компенсирующий ток перезаряда входного паразитного конденсатора (рис. 1.14,а). Степень компенсации токов определяет результирующую входную емкость в соответствии с выражением Свх,р = Свх-Ck/?2 ?i. Усилитель возбуждается, когда коэффициент передачи по емкостной петле ОС станет больше, чем по цепи отрицательной ОС.

Рис. 1.14. Компенсация входной емкости в неинвертирующем усилителе (а) и повторителе (б)

Входную емкость ОУ может существенно увеличить диодная цепь защиты по входу. В этом случае минимальная емкость Свх увеличивается примерно до 15 пФ и образует со входным резистором пассивную iC-цепь. Влияние емкостей обратно-смещенных диодов можно уменьшить, включив их в цепь ОС усилителя (рис. 1.14,6). К выходу ОУ целесообразно подключить стабилитроны, у которых напряжение стабилизации UcT=Un-3 В. Благодаря этому достигается ограничение изменения входного напряжения при значении, равном Ьст+(/д, где t/д - падение напряжения на открытом диоде. По сравнению с обычной схемой защиты по входу в приведенной на рис. 1.14,6 схеме постоянная времени входной ЛСвх-Цепи оказывает действие на частоте, примерно в 3 раза большей [5]. Это эквивалентно такому же уменьшению входной емкости усилителя, т. е. примерно до 5 пФ.

Эффективность компенсации входной емкости с помощью положительной ОС можно повысить, используя в качестве элемента ОС реальную входную емкость усилителя. Эта емкость обычно включает три составляющие: емкость источника сигнала Сг, емкость обратной связи и собственную входную емкость ОУ. В показанной на рис. 1.15 схеме компенсирующий конденсатор в цепи положительной ОС исключается, а вместо него функцию компен-

сации выполняет Сп - собственная входная емкость А1. Благодаря этому не только уменьшается полная входная емкость усилителя, но и упрощается возможность взаимокомпенсации двух ее составляющих.

2,2 а-

2,2а-

-f5B

Рис. 1.15, Компенсация входной емкости дополнительным операционным усилителем

Входной усилитель AI подключен к незаземленному источнику питания, а компенсирующий сигнал ОС подается с выхода Л2. Входной сигнал А1 и напряжения в цепях его питания изменяются сиифазно, благодаря чему и удается достичь компенсации входной емкости всего усилителя с помощью собственной входной емкости А]. Точность компенсации можно изменить резистором R1. Если в подстройке нет необходимости, то R1 можно исключить, а А2 включить, как обычный повторитель. Однако тогда емкость конденсатора, корректирующего амплитудно-частотую характеристику А2, необходимо увеличить в 2-3 раза.

Преимуществом схемы является не только значительное уменьшение полной входной емкости, но п менее жесткие требования к параметрам цепи положительной ОС. Благодаря отсутствию дополнительного конденсатора снижается склонность усилителя к самовозбуждению и уменьшается уровень шумов, поскольку при увеличении глубины положительной ОС увеличивается усиление на высоких частотах. Схема особенно хорошо работает при сигналах, поступающих от источника с большим внутренним сопротивлением. Применив показанную схему, можно уменьшить исходную емкость источника сигнала, равную 10 пФ, до 1 пФ, если сопротивление источника RrlO МОм. Если же RrO, то можно уменьшить действующее значение входной емкости до 0,5 пФ [6]. При использовании описанного устройства на входе измерительного прибора А1 необходимо разместить на минимальном расстоянии от источника сигнала. В измерительном приборе, оснащенном щупом, усилитель А1 с корректирующим конденсатором целесообразно разместить в щупе, а остальную часть устройства - в приборе.