Усилители с токовым выходом

Как следует из (2.12), токовый выход, т.е. большое выходное сопротивление, реализуется при отрицательной обратной связи по току (рис. 3.3,а) или положительной ОС по напряжению (рис. 3.3,б). Найдем выражение выходного (по отношению к нагрузке ) сопротивления усилителя с незаземленной нагрузкой (рис. 3.3,а), воспользовавшись соотношением (2.12), где применительно к схеме рис. 3.3,а :

.

Отсюда видно, что выходное сопротивление в схеме рис. 3.3,а при действии отрицательной обратной связи по току оказывается в раз больше этого же сопротивления, измеренного при отсутствии (т.е. разомкнутой) ОС. Входные сопротивления в схеме рис. 3.3,а по отношению к источникам сигналов и такие же, как и в схемах на рис. 3.1,а и б. Принимая во внимание соотношение (3.2), найдем выражение напряжения на нагрузке для инвертирующего (), неинвертирующего () и дифференциального усилителей:

(3.5)

Как видно из этих выражений, напряжение на нагрузке прямо пропорционально сопротивлению нагрузки, а ток в нагрузке не зависит (в рамках принятых допущений) от , что и является признаком токового выхода. Ошибка вычитания в схеме на рис. 3.3,а, в отличие от схемы на рис. 3.1,в, не зависит от точности сопротивлений внешних резисторов, а определяется только дифференциальными свойствами самого ОУ (коэффициентом ослабления синфазного сигнала ).

Чтобы упростить анализ схемы усилителя с заземленной нагрузкой (рис. 3.3,б), преобразуем ее в однопетлевую схему, как показано на рис. 3.3,в, где операционный усилитель с петлей отрицательной обратной связи представлен эквивалентным усилителем (ЭУ) с конечными коэффициентами усиления

.

Поскольку в этой схеме имеется только одна петля обратной связи, причем положительная и по напряжению (со стороны нагрузки), для определения выходной проводимости воспользуемся выражением (2.12), где , а . Если выполнить условие , то , а выходная проводимость становится равной нулю (при идеальном ОУ):

.

Учитывая, что коэффициенты прямой передачи (при разомкнутой петле ОС) от на выход соответственно равны

,

из (2.10) получим выражения коэффициентов передачи усилителя с заземленной нагрузкой

.

Выражения напряжений на нагрузке для инвертирующего (), неинвертирующего () и дифференциального усилителей

(3.6)

подтверждают, что приведенная на рис. 3.3,б схема является схемой усилителя с токовым выходом.