Усилители с емкостной связью
Лекция 8
Усилители с емкостной связью. Избирательные усилители
Усилители с емкостной связью
В некоторых случаях усиливаемый сигнал содержит переменную и постоянную составляющие, при чём информативной является только переменная составляющая на фоне значительной постоянной. Усилить переменную составляющую с помощью УПТ невозможно, т.к. усилитель окажется в насыщении под действием постоянной составляющей сигнала. Для устранения постоянной составляющей между источником сигнала и входом усилителя включают разделительный конденсатор. Возможны инвертирующая (рисунок 7.18) и неинвертирующая (рисунок 7.20) схемы включения ОУ.
8.1.1 Инвертирующая схема с ёмкостной обратной связью
Коэффициент усиления с обратной связью 
для схемы показанной на рисунке 8.1 носит комплексный характер, в области низких частот определяется выражением
(8.1)
Рисунок 8.1 - Инвертирующий усилитель с ёмкостной связью
Модуль 
зависит от частоты и постоянной времени входной цепи в области низких частот 
(8.2)
где 
- модуль коэффициента усиления в области средних частот.
Эту зависимость называют амплитудно-частотной характеристикой, её строят в логарифмическом масштабе (рисунок 8.2) для области низких частот по уравнению
(8.3)
где 
- частота нижнего среза.
Рисунок 8.2 - Логарифмическая амплитудно-частотная характеристика инвертирующего усилителя с ёмкостной связью
Для удобства построения амплитудно-частотной характеристики аппроксимируется тремя прямыми:
прямая 1 (рисунок 8.2) проводится параллельно оси частот на уровне 
, она соответствует диапазону средних частот 
прямая 2 соответствует области низких частот при 
, (8.4)
эти прямые будут пересекаться в точке при 
.
Прямая 3 соответствует области высоких частот, в которой 
зависит от частотных свойств операционного усилителя и определяется выражением
, (8.5)
где 
- частота верхнего среза,
- частота единичного усиления.
Точке пересечения прямых 1 и 3 будет соответствовать частота верхнего среза 
.
Прямые 2 и 3 имеют угол наклона 
на декаду.
К основным частотным параметрам для широкополосных усилителей относятся коэффициенты частотных искажений в области низких частот 
(8.6)
коэффициенты частотных искажений в области высоких 
(8.7)
Входное и выходное сопротивления усилителя с ёмкостной связью определяются в области средних частот по выражениям
, (8.8)
(8.9)
8.1.2. Неинвертирующий усилитель с ёмкостной связью
В схему неинвертирующего усилителя с ёмкостной связью (рисунок 8.3) входят: разделительный конденсатор 
, резистор 
, который создаёт путь для протекания входного тока смещения 
; резисторы 
и 
, которые задают коэффициент усиления 
, и конденсатор 
, который служит для уменьшения напряжения сдвига 
.
Рисунок 8.3 - Неинвертирующий усилитель с емкостной связью
Коэффициент усилия с обратной связью неинвертирующего усилителя 
находится как
(8.10)
где первый сомножитель определяет коэффициент деления делителя образованного конденсатором и резистором , а второй сомножитель определяет коэффициент усилия сигнала после делителя.
Модуль коэффициента усилия после преобразований получим в следующем виде
(8.11)
где
(8.12)
(8.13)
(8.14)
Рисунок 8.4 - Логарифмическая амплитудно-частотная характеристика неинвертирующего усилителя с ёмкостной связью
Логарифмическая амплитудно-частотная характеристика в области низких частот аппроксимируется тремя прямыми:
- прямая 1 (рисунок8.4) 
соответствует области средних частот;
- прямая 2 
(8.15)
имеет угол наклона на декаду;
- прямая 3 
(8.16)
имеет наклон 
на декаду.
В области высоких частот логарифмическая амплитудно-частотная характеристика строится также как для неинвертирующего усилителя ( прямая 4).
Выходное сопротивление неинвертирующего усилителя с ёмкостной связью в области средних частот определяется выражением (1.48).
Входное сопротивление равно параллельному соединению резистора и входного сопротивления неинвертирующего каскада (1.47), которое много больше . Следовательно 
.
Коэффициент частотных искажений в области низких частот
, (8.17)
как видно из (8.12) и (8.13) зависит от ёмкости конденсаторов 
и 
.