Коэффициент усиления в разомкнутом контуре

Коэффициент усиления электронного усилителя без обратной связи — это коэффициент усиления, получаемый в случае, когда в схеме не используется общая обратная связь .

Коэффициент усиления без обратной связи многих электронных усилителей чрезвычайно высок (по замыслу) – идеальный операционный усилитель (ОУ) имеет бесконечный коэффициент усиления без обратной связи. Обычно ОУ может иметь максимальный коэффициент усиления без обратной связи около , или 100 дБ . ОУ с большим коэффициентом усиления без обратной связи обеспечивает высокую точность при использовании в качестве инвертирующего усилителя . ${\displaystyle 10^{5}}$

Обычно отрицательная обратная связь применяется вокруг усилителя с высоким коэффициентом усиления разомкнутой цепи, чтобы уменьшить коэффициент усиления всей схемы до требуемого значения.

Определение

Определение коэффициента усиления разомкнутой цепи (на фиксированной частоте) следующее:

${\displaystyle A_{\text{OL}}={\frac {V_{\text{out}}}{V^{+}-V^{-}}},}$

где — входная разность напряжений, которая усиливается. (Зависимость от частоты здесь не отображается.) ${\displaystyle V^{+}-V^{-}}$

Роль в неидеальном выигрыше

Коэффициент усиления без обратной связи — это физический атрибут операционного усилителя, который часто конечен по сравнению с идеальным коэффициентом усиления. В то время как коэффициент усиления без обратной связи — это коэффициент усиления, когда в схеме нет обратной связи, операционный усилитель часто настраивается на использование конфигурации обратной связи, так что его коэффициент усиления будет контролироваться компонентами схемы обратной связи.

Возьмем случай конфигурации инвертирующего операционного усилителя. Если резистор между единственным выходным узлом и инвертирующим входным узлом равен , а резистор между источником напряжения и инвертирующим входным узлом равен , то расчетное усиление такой схемы на выходном терминале определяется, предполагая бесконечное усиление в усилителе, следующим образом: ${\displaystyle R_{2}}$ ${\displaystyle R_{1}}$

${\displaystyle G=-{\frac {R_{2}}{R_{1}}}}$

Однако включение конечного коэффициента усиления разомкнутой цепи немного снижает коэффициент усиления до: ${\displaystyle A}$

${\displaystyle G={\frac {-{\frac {R_{2}}{R_{1}}}}{1+(1+{\frac {R_{2}}{R_{1}}}){\frac {1}{A}}}}}$

Например, если и , то −1,9994 вместо ровно −2. ${\displaystyle {\frac {R_{2}}{R_{1}}}=2}$ ${\displaystyle A=10^{4}}$ ${\displaystyle G=}$

(Второе уравнение становится фактически таким же, как первое уравнение, когда приближается к бесконечности.) ${\displaystyle A}$

Коэффициент усиления разомкнутой цепи может быть важен для расчета фактического коэффициента усиления цепи операционного усилителя, где предположение о бесконечном коэффициенте усиления разомкнутой цепи является неточным.

Операционные усилители

Коэффициент усиления операционного усилителя с разомкнутой петлей очень быстро падает с ростом частоты . Наряду со скоростью нарастания , это одна из причин, по которой операционные усилители имеют ограниченную полосу пропускания .

Смотрите также

• Произведение коэффициента усиления на пропускную способность
• Коэффициент усиления контура (включает как коэффициент усиления разомкнутого контура, так и ослабление обратной связи)
• Краткое изложение терминов усилителя отрицательной обратной связи