Схема усилительного каскада с НЧ коррекцией.
На средней частоте сопротивление 
близко к нулю и полностью шунтирует сопротивление 
. С уменьшением частоты увеличивается ,а, следовательно ,и эквивалентное сопротивление: 
. Поскольку, 
,то с уменьшением частоты 
b как следствие, 
.
Установлено, что оптимальное соотношение 
, а АЧХ и ФЧХ имеют оптимальную форму 
.
Пример:Расчет элементов цепей низкочастотной коррекции.
Дано:
=120
=1.5
=100 Гц 
= 
Решение: 
к
= 
1= 
1=2 
Высокочастотная коррекция
Частотно-зависимая ОС по току за счет цепи 
. С повышением частоты 
повышается глубина ОС 
и 
.На 
: 
;
;
Во втором случае мы имеем, что с увеличением 
увеличивается 
1 2
УПТ (Усилитель постоянного тока).
УПТ- усилитель, полоса рабочих частот которого равна 
:
Гальваническая связь между каскадами. Амплитудная характеристика проходит через ноль.
УПТ применяются:
- в электронных вольтметрах постоянного тока;
- в системах автоматического управления;
- в стабилизаторах напряжения и тока и т.д.
По принципу действия УПТ различают:
- УПТ прямого усиления;
- УПС с преобразованием частоты.
УПТ прямого усиления с непосредственной связью между каскадами.
Режим работы каскада (рабочая точка) задается предыдущим каскадом.
Поэтому 
Резисторы 
образуют местную ООС(без 
VT в на 
)
- компенсируют потенциал поля Б VTI и K VT3;
Поскольку имеет место ООС, то
Поскольку 
уменьшается, а растет от каскада к каскаду, то
, т.о. 
падает от каскада к каскаду. Обычно число каскадов £ 3.
Недостатки УПТ прямого усиления:
- источник сигнала оказывается не заземлен;
- дрейф нуля;
- относительно низкий коэффициент усиления.
Дрейф нуля.
Отклонение выходного напряжения от своего первоначального значения при закороченном входе. Данное отклонение вызывается воздействием дестабилизирующих факторов:
- старение элементов;
- нагрев элементов схемы;
- изменение и (или) колебание напряжения питания;
- замена вышедшего из строя элемента другим.
Наличие дрейфа нуля приводит к нарушению линейной зависимости между входным и выходным сигналами на нулевой и очень низкой частоте особенно в области малых входных сигналов.
Наибольшее влияние на величину дрейфа всего усилителя оказывает дрейф первого (входного) каскада. Это объясняется тем, что первый каскад имеет относительно высокий , а входной сигнал малого уровня.
Для уменьшения или устранения дрейфа нуля используют:
1. Термостатирование усилителя (особенно его первых каскадов);
2. Применение балансных схем построения усилителя;
3. Стабилизация напряжения питания.
Балансный каскад УПТ
(Дифференциальный усилитель)
Одним из основных применений ДУ является усиление малых сигналов на фоне больших синфазных помех различного происхождения.
Схема представляет собой мост, плечами которого с одной стороны выступают К-ые резисторы, а с другой стороны внутреннее сопротивление транзисторов. Основное требование – это полная симметрия плеч, тогда при 
( 
)
, где 
- дифференциальная составляющая входного сигнала
- синфазная составляющая входного сигнала
-дифференциального сигнала при 
( 
)
-синфазного сигнала при 
( 
)
Дифференциальный сигнал – является полезным сигналом.
Синфазный сигнал – различные помехи и наводки, действующие одновременно на обоих выводах.
При воздействии дифференциального сигнала 
токи коллектора изменятся на одну и ту же величину, но противоположную по знаку, т.е.:
При этом напряжение: 
, сл-но, на нагрузке будет напряжение 
. Можно записать: 
,т.о. 
в 2 раза больше обычного каскада ОЭ.
При включении нагрузки средняя точка будет иметь неизменный потенциал 
, поскольку потенциалы на его выводах имеют одинаковые и противоположные по знаку приращения. Т.о., каждое плечо нагружено на сопротивление 
(средняя точка «заземлена»).
- для одного плеча.
Поскольку , то 
при дифференциальном входном сигнале.
(1)
Поэтому напряжение 
не изменятся, и тем самым ООС по переменному току отсутствует.
Коэф. усиления синфазного напряжения определяется при замкнутых входных выходах и замкнутых коллекторах.
(2)
Действие синфазного входного сигнала приводит к одинаковому приращению 
: 
.
Т.о., налицо процесс подавления синфазного сигнала. Кроме того, на за счет одинаковых знаков 
и увеличится напряжение (1), т.е. проявляется эффект ООС по току. Из формулы (2) следует , что 
тем меньше, чем больше , но увеличение ограничивается минимально допустимым рабочим током коллектора транзисторов. Поэтому в качестве используют транзистор, поскольку 
(из выходной нагрузочной характеристики – нагрузочной прямой).
; 
;
!!! Коэффициент подавления синфазного сигнала: 
УПТ с преобразованием частоты.
В рассмотренных УПТ практически невозможно добиться отсутствия дрейфа нуля (различная реакция элементов схемы на изменения температуры). Поэтому для усиления малых сигналов постоянного тока применяют УПТ, в которых постоянный входной сигнал 
преобразуется в пропорциональный переменный сигнал 
, который затем усиливается 
с помощью усилителя переменного тока, а затем снова преобразуется в сигнал постоянного тока 
. Напряжение дрейфа порядка 1нВ.
Операционные усилители.
Широкие функциональные возможности дифференциальных усилителей позволяют создание на их основе интегральных схем высококачественных усилителей, обладающих большими коэффициентами усиления дифференциального сигнала и подавления синфазного сигнала, большим входным и малым выходным сопротивлениями, низким уровнем линейных и нелинейных искажений, с широкой полосой пропускания. Такие интегральные усилители получили название операционных усилителей (ОУ), поскольку с помощью линейных и нелинейных элементов ОС можно воспроизводить различные математические операции над входным сигналами (сложение, вычитание, интегрирование, дифференцирование и т.д.). Кроме того, ОУ используют для усиления, детектирования, преобразования сигнала, а так же для генерирования сигналов.
ОУ имеют два входа: инвертирующий и неинвертирующий, один выход и биполярное питание.
ОУ является дифференциальным устройством, способным реагировать только на дифференциальный сигнал:
Влияние синфазного сигнала пренебрежимо мало: 
( 
)
Идеализированная модель ОУ предполагает: 
- собственное усиление ОУ, 
.
Т.о., ОУ можно использовать только в условиях ООС. В этом случае устанавливается равновесный режим, при котором: 
, т.е. 
- потенциалы инвертирующего и неинвертирующего входов.
ОУ можно представить как высококачественный УПТ.
| Идеализированные параметры | Реальные параметры |
    |  сотни МОм 100  200 Ом 1 10 мВ |
Основные параметры ОУ
1. Напряжение смещения 
- входное напряжение, которое д.б. приложено к входным зажимам, чтобы .
Причина: несимметрия входного дифференциального усилителя: 
мВ.
2. Разностный ток 
(базовые токи смещения), вызывает на входе дифференциальное напряжение, которое приводит к появлению ненулевого
при отсутствии входного сигнала.
Для установления нулевого выходного напряжения, т.е. для компенсации и
используют внешнюю цепь регулировки. Обычно переменный резистор, подключаемый к специально предусмотренным выводам ОУ:
3.Диапазон допустимых синфазных напряжений – диапазон напряжений, который можно подавать на вход ОУ, не переводя его в режим ограничения.
При питании 
В 
В.
4.Коэффициент подавления синфазного сигнала – отношение 
к: 
: 
.
5. Скорость нарастания выходного напряжения 
- максимальная скорость изменения выходного 
при подаче на вход единичного скачка напряжения. Обычно она измеряется при 
и при пересечении выходным напряжением нулевого уровня: 
В/мкс, 
В/мкс.
6. АЧХ ОУ
вводим ООС , чтобы получить 
кГц.
- частота единичного усиления, при которой коэф. собственного усиления равен 1.
МГц- общего назначения
МГц- широкополосный ОУ
7. Максимальное сопротивление нагрузки 
определяет максимальный выходной ток, отдаваемый в нагрузку при максимальном выходном напряжении:
.
Обычно 
кОм.
Типовые применения ОУ
Считают:
1. 
2. 
3. 
1) Повторитель Сигнала, 
I (  ) | II (  ) |
1. Имеет место ООС с   2.  3.  4.  |      |
2) Неинвертирующий усилитель, 
- образуют цепь ООС.
- для уменьшения разностного тока; 
.
| I | II |
1.  2.  3.  4.  |      |
3) Инвертирующий Усилитель ,
II
1. 
- поэтому т.А называют точкой «виртуальной земли»
2. 
3. По 1 закону Кирхгофа 
из-за большого 
, сл-но, 
.
Следовательно, 
, 
4) Инвертирующий Сумматор,
Т.А имеет нулевой потенциал, следовательно, все входы независимы.
;
; 
;
, при 
5) Дифференциальный усилитель,
;
= 
;
6) Дифференцирующий усилитель, 
( 
); 
; 
; 
7) Интегрирующий усилитель, 
.
; 
; 
8) Компаратор Сигналов,
КС выполняет операцию сравнения по модулю двух входных сигналов, при этом знак выходного напряжения определяется наибольшим из входных сигналов.
Обычно одно из входных напряжений является опорным.
Чувствительность – минимальная разность входных напряжений, при которой компаратор вырабатывает выходной сигнал. Быстродействие определяется интервалом времени между подачей входного сигнала и моментом достижения входным сигналом установившегося напряжения.
RC - фильтры.
-ФНЧ. 
.
, где 
, 
.
-ФВЧ. 
.
, где
Активные RC - фильтры.
Содержит один или несколько активных четырехполюсников с обратной связью, за счет которой формируется АЧХ фильтра.
Данные фильтры принципиально содержат RC-элементы. При построении RC-фильтров используют три способа.
1. Использование с/н верширующего ОУ, для которого коэффициент передачи: 
.
-ФНЧ.
, 
, 
.
-ФВЧ.
, 
, .
-ПФ.
, 
.
Квазирезонансная частота: 
.
.
2. Основывается на включении в цепь обратной связи произвольного усилителя подходящего фильтра. При этом, если в ОС стоит:
- ФНЧ, то активный фильтр будет ФВЧ;
- ПФ, то активный фильтр будет ФНЧ;
- Рст. Ф, то активный фильтр будет ПФ.
Т-образный мост 
3. Основывается в конструировании специальных схем с заданными свойствами. Эти фильтры или результат синтеза по заданным характеристикам или результат целенаправленного инженерного поиска (т.е. предмет изобретения).
Используются произвольные усилители с многопетлевой обратной связью. Содержит два конденсатора, следовательно, являются фильтрами второго порядка. Для получения фильтров более высокого порядка используют каскадное соединение.
.
Для ФНЧ: 
Для ФВЧ: 
Для ПФ: 
Режекторный фильтр не реализуется при двухтактной ОС.
ФНЧ. 
.
ФВЧ. 
.
ПФ. 
.
Недостаток: невозможно независимо друг от друга менять коэффициенты 
и 
передаточной функции.
RC – автогенераторы
Схемы, с помощью которых энергия источника преобразуется в энергию переменных электрических колебаний при отсутствии внешнего сигнала, называются генераторами.
Колебания можно получить, охватив обычный усилитель положительной ОС.
- баланс амплитуд;
- баланс фаз;
и 
- комплексные коэф. усиления и передачи усилителя и цепи ОС соответственно.