Что такое масштабирующий усилитель?

Масштабирующий усилитель — это тип схемы операционного усилителя (ОУ), которая умножает входной сигнал на постоянный коэффициент , известный как коэффициент масштабирования . Этот коэффициент может быть больше, меньше или равен 1, что позволяет усилителю увеличивать, уменьшать или поддерживать амплитуду входного сигнала .

Вот как это работает:

Базовая схема:

Скалирующий усилитель обычно состоит из операционного усилителя с:

* Входной резистор (R1): Подключен к инвертирующему входу ОУ.

* Резистор обратной связи (R2): Подключается между выходом и инвертирующим входом.

Операция:

1. Входной сигнал: Входной сигнал подается на инвертирующий вход через входной резистор (R1).

2. Падение напряжения: Входной сигнал создает падение напряжения на резисторе R1.

3. Петля обратной связи: Высокий коэффициент усиления операционного усилителя усиливает падение напряжения, создавая большое выходное напряжение.

4. Отзыв: Это выходное напряжение подается обратно на инвертирующий вход через R2, создавая петлю отрицательной обратной связи.

5. Масштабирование: Контур отрицательной обратной связи гарантирует, что падение напряжения на R1 будет равно падению напряжения на R2, что приводит к масштабированию выходного сигнала.

Коэффициент масштабирования:

Коэффициент масштабирования определяется соотношением резистора обратной связи (R2) к входному резистору (R1):

Коэффициент масштабирования =R2 / R1

Пример:

Если R2 составляет 10 кОм, а R1 — 1 кОм, коэффициент масштабирования равен 10. Это означает, что выходной сигнал будет в 10 раз больше, чем входной сигнал.

Приложения:

Скалирующие усилители широко используются в различных приложениях, в том числе:

* Усиление сигнала: Увеличение амплитуды слабых сигналов.

* Затухание сигнала: Уменьшение амплитуды сильных сигналов.

* Формирование сигнала: Регулировка уровня сигнала в соответствии с требованиями других цепей.

* Деление напряжения: Создание делителя напряжения с постоянным выходным напряжением.

Преимущества:

* Высокая точность: Масштабирующие усилители позволяют добиться высокой точности, особенно при использовании прецизионных резисторов.

* Универсальность: Коэффициент масштабирования можно легко настроить, изменяя номиналы резисторов.

* Низкая стоимость: Их реализация относительно недорога.

Ограничения:

* Частотная характеристика: Масштабный коэффициент может меняться в зависимости от частоты, особенно на высоких частотах.

* Скорость нарастания: Скорость нарастания операционного усилителя ограничивает максимальную скорость изменения выходного сигнала.

* Напряжение смещения: Напряжение смещения операционного усилителя может привести к ошибкам в операции масштабирования.

В целом, масштабирующие усилители являются важными компонентами многих электронных схем, обеспечивая точную манипуляцию и усиление сигнала.