Усиление разомкнутого контура

Коэффициент с разомкнутым контуром усиления электронного усилителя — это коэффициент усиления общей обратной связи , получаемый при отсутствии в схеме .

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

Обычно отрицательная обратная связь применяется вокруг усилителя с высоким коэффициентом усиления без обратной связи, чтобы уменьшить коэффициент усиления всей схемы до желаемого значения.

Определение

Определение коэффициента усиления разомкнутого контура (при фиксированной частоте)

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

где $V^{+}-V^{-}$ — это усиливаемая разность входных напряжений. (Зависимость от частоты здесь не отображается.)

Роль в неидеальном выигрыше

Коэффициент усиления разомкнутого контура — это физический атрибут операционного усилителя, который часто конечен по сравнению с идеальным коэффициентом усиления. Хотя коэффициент усиления разомкнутого контура является коэффициентом усиления при отсутствии обратной связи в схеме, операционный усилитель часто настраивают 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 $R_{2}$ а резистор между напряжением источника и узлом инвертирующего входа равен $R_{1}$, то расчетный коэффициент усиления такой схемы на выходной клемме определяется, предполагая, что коэффициент усиления усилителя бесконечен, и составляет:

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

Однако, включая конечный коэффициент усиления в разомкнутом контуре $A$ немного снижает выигрыш, чтобы:

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

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

(Второе уравнение фактически становится таким же, как первое уравнение, поскольку $A$ приближается к бесконечности.)

Коэффициент усиления в разомкнутом контуре может быть важен для расчета фактического усиления сети операционного усилителя, где предположение о бесконечном коэффициенте усиления в разомкнутом контуре является неточным.

Операционные усилители

Коэффициент усиления операционного усилителя в разомкнутом контуре очень быстро падает с увеличением частоты . Наряду со скоростью нарастания напряжения , это одна из причин, почему операционные усилители имеют ограниченную полосу пропускания .

См. также

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