hhis6 (Исскуство схемотехники)

2 и й я .„я е. е и о я о и ь « х х с ; « и' и о о «« о » о. ес я е О О я е. о 3 « « о с й « « Яях й а«о о с "с «' е о. О . О с>с 21й Гаииа 4 « и о « о о о о ° сы о е. о '« э и о « й я «о « о. с~ и о й й», « » о « нь Ь н й « е Й « « е и с" > * й с .„ х « «о и о « ь ЦО С с= и О « о й с и бй ч и Ь ои» зв 11«ааб М « я о ..« з и « «« е. о и л е:«з э Г и о в « Я е о «э « и и '« и« 3 и я О ви" '.о о— -сс о о . с я Б о « я « и и е. о е « . « «« о с- со, с' » о- с .' о 5 ооо и 'х и и Й К;. Б о' 'о с «в «он с«' хй О. -а с -14В нин »»ун»» Рис. 429 Искажение, оба»асиле»»нос скорое»ыо нарастании.

ставляет 6000 В)мкс. Скорость нарастания ограничивает амплитуд. неискаженного синусоидального выходного сигнала при превышении некоторой критической частоты гчастоты, на которой для получения полного размаха выхолного напряжения скорость нарастания ОУ лолжна быть максимальной, рис. 4.29). тем самым объяснимся введение в спепификации иерафика зависимости размаха выходного напряжения от частоты».

Для синусоидального сигнала, частота которого равнау'герц, а амплитуда-А вольг. минимальная скорость нарастания должна составлять 2иАг вольт в 1 с Для операционных усилителей с внешней коррекцией скорость нарастания зависит от исаользуемой схемы коррекции В обшем„коррекции, аредназначенной для схем с единичным усилением.

соответствует самая малая скорость нарастания; она увеличивается примерно в 30 раз при коррекпви 100-кратного усиления. Подробнее мы рассмотрим аог вопрос в раза. 4.32. Влияние температуры. Все рассмотренные выше аараметры зависят от температуры. Оляако эго обычно не влияет на работу схемьь так как, например, яебольаше изменения коэффициента усяагеяия почтя аозшостью хомпенсярует абра.гнаи связь Более того, изменение этих параметров под влиянием;смпературы., каь правило, невелико гю сравнению с их изменением от образца к образцу Исключеняе составляют входное напряжение сдвига и входной ток слагая.

Их зависимость от температуры сказывается в появления дрейфа выходного напряжения после гого, как с помощью регули- ровки входные сдвити были сведены а тически к нулю. Я»ля прециэионных '-' стем следует использовать так назык-- мые низмеригельныен усиливали„нм ха шие малый дрейф У таких усилите ' для уменьшения пагубного влияния лнента емпературы, возникающего в ме» выходной каскад подключают к вн " ней нагрузке с согтротивлеяием не м 1О кОм. К этому вопросу мы верне "" в гл. Для полноты изложения следует уп нугь, что на характеристики ОУ накл вают ограничения такис параметры, " коэффициент ослабления синфазных с " палов 1КОСС), коэффициент ослабле ' влияния источника напряжения 1КОНП), шумовое входное нааряж н шумовой ток ~н, ~ ) и перехо искажения на выходе.

Эти парам следует учитывать только в прецизи" ных схемах и в усилителях с низким ур ' нем шумов„которые мы рассмотрве»В)с» гл. 7. 4.12. Эффекты ограничений ОУ на работу схем на нх основе Вернемся к инвертируюшему усиля н рассмотрим его еше раз, учитывая нэ ' стные яам теперь сгрвяичения. Покаж как оня влияют на работу схемы в как,', учест ь прн разработке ОУ. Исаольэ, этот пример, вы се южете разобраться й; лругимв схемами ОУ На рис. 4.30 вно, показав инвертиркюшнй операцно ; силнтель Коэффиаиеит усиления нри разомкнуйй пеня ОС.

В свми с тем что козффипя „. усиленна аРЯ РазоьшЯУтой целя ОС им41и»3 конечное значение„ в усилителе с арзрум, ной связью козфсвнпнент усьшсаяя яче напряжению 1коэффиаяент усиления разомкну:ой пепи ОС) в оаредезенвяи."„' момент начинает убывать. Этому еиомеа", еу соответствует гащота на асторе»я к»р> эффицнен» усиления пря разомкнутой ~-' пн ОС приближается к значению Вч»»252 1рис. 4 31).

Этот спад аозволяет судя»1'.»1 о том, ч о семсисгв»з усилителей .»ипа 4 относится к классу ннзкочастотнъ|х уи""'» ', О ° о с 3 ) о „:. 1'-- '- -,Кз», -> >. я<». — Б „.сх н. с 220 Г в в 4 Рис 4 3' :,04 10 к я н Ч 10 10 1 10 И' Хл 10« К' Ке чвсзс з,Г« Рис. 4 0 Звяиеимее ь кезффиииези з усиления е яеезекм .'м ОУ зим 1.04:1 1мизгрзммз Боле:* козффивиек зеязивия лрк рк'емкьк ~в ОС, кезффиииеиз,сильвия лрк зкмкиузих ОС, К,,.„.„„„,„,к кителей„на часготе 50 к1ц коэффиаыенз усиления при разомкнутой цепи ОС падает ю 100. а частота 1«, равна 4 МГц Образи1с внимание.

зт; коэффыциенз усиления ари замкну ой цепи ОС всег,щ меньс.е. чем ке.зффипиенз усиления ара разомкнутой агин ОС: этг оэначаез, что если иа основе (1У зина 411 аосзроызь. например, уси щ1е.а: со )гкикратным усилением, а> ни чисзозах;кс ю 50 к1 а езо усылсанс,змезао ос.тбеет 1йиих. згчы МЫ щзИШЕМ ГЕ» зффЕК~ Чу ~Ь 1ЗЗЗже (раиз 4.25). кщдв буисм рассма~ривать зранзисторныс схемы с обра гной связью. имеющие коне зный коэффициент усиления при разомкньтои аз зш ОС.

(.жорость нарастания. В связи ~ем чз о скорое-1*ъ нарастания 01раныченв. нк часкотах выпи нскотореио гралззчнозо значения максима.;ьныи ра ~мззх е ынусонлаль ао о сигнала вачинае, палгыь На рис 4.32 представлен график для операцн » ной. ного усилителя типа 411 со скоростз,'"., нарастания 15 В мкс. Прн скорости я '- тьвй растания з выходная амплитуда огркя,. вякт;р чена значением А- " '= Чя3 щзя синусе '„ дального сигнала.

имеющего частезгу Зк'." .з";ь тем самым объясняется наличие «чесз ";,- спада на графике с наклоном 1,9 Горя-1 зонтальный участок на графике соотвез,.- ствуег ограничению размаха выходнд~$ напряжения источников питания Попутно отметим, что ограничен ', связанные со скоростью нарастания (»; можно использовать ва благо, для уст пения шумовых импульсов полезного он(;-' нала с помощью гак называемой нелиивя: ной низкочастотной зрильтраззии.

Суа'„" метода состоит в следующем намереякч ограничивая скорость нарастания маням существенно уменьшить острые импу " сы. никак не искажая при этом фонов сигнал. Выходной ток. В связи с гем, что вьзхояи) ной . ок операционного усилителя оз рани', чен, размах выходного напряжения й».' низкоомных нагрузках также ограннчсрь( На рнс. 4.33 представлен график л гя опяуг, рацнонного усилителя типа 411 В прела', знонных схемах как раз и нужно огрвня:-'", чивать выходные токи для того. чтой« избежать появления в кристалле схецгВ:.; температурньзх градиентов. связанных 9 11 рассеянием слиавсом большой мощносзку "' в выходном касквле О г к.-"Ж 0„1 0,2 0,6 1,0 2,0 0,0 10 0 Ояврозливлеиие ьззрйзки, «Ом е)йзявпзмоегь резмакк вмколиого вевряме- УЗКИ ($.04111 1'и = 13 В.

Т . ЗЗ С сдвига. Благодаря наличию напряжения сдвига, прн нулевом на входе напряжение на вы- П,„, = К,. (з'„,. Инвертируюль на основе ОУ типа 411 ипнент усиления по напряже- 100. Прн заземленном входе 'е.на выходе этан схемы лости- я зй0.2 В (П „„= 2 мВ максивначенне). Можно предложить пути решения проблемы ''уфйленне сигнала по постоянному ,';,';~з(ящставляе~ интереса, то с пооиденсатора можно уменьшить Нт усиления для сигналов по тока до единицы.

как показано "гФЛ, также как в рассмотренном теле лля звукоснимателя (рис ,' для перелачи входного сигнала ся емкостная связь. 6) Наст- гь ИСПО.зЬЭУЯ ПРЕЛЛатаЕМУЮ фиР- 4(товнтелсм схему регулировки о использова1ь ОУ с меныпим наем слвиги 1 „.„,. 01 Настроить ользуя схему регулировки. опн зв:-раза '006 (рнс 7.5) ' ток смешеыия. Если в инвертыусилнтеле одни нз входов зазем лаже п)зи услоВнн идеальной (э. е (l,к, =- О), на выходе усн . ' ле; присутствовать отличное о. олное напряжение. Это связанз ,";:«что входнои ток смещения 1«„ падение напряжения на резисто- Обрвтявя связь и виврвиивиимс усилители ккт рах, которое затем усиливается схемои уснлизеля В этой схеме сопротивление со стороны инвертирующего входа опреде- лЯетсЯ РезистоРами К,11)кз но ток смещения воспринимается как входной сигнал.

подобный току, текущему через )к',, а поэтому он порождает смещение выхода (З„, = 1„„Яз В операционных усилителях со вхоламн на полевых транзисторах эффектом входнозо зока смещения обычно можно пренебречь, по-другому дело обстоит с операционными усилителями на биполярных транзисторах злесь значительные вхолные токи могут привести к серьезным проблемам. Рассмотрим в качестве примеРа инвеРтиРУюпгий Усилитеизь в котором )г., = 10 кОм и )к' = 1 МОм; эти значения полходят для инвертнруюшего каскада, в котором желательно обеспечить значение 4«„, равным 10 кОм Если выбрать схему типа ЕМ833 на биполярных транзисторах, с низким уровнем шумов, то ее выходное напряжение (при заземленном вхоле) может достигать величины 100 и 1000 нА .

9,9 кОм или 0.99 В, что ни в какой мере не может быть приемлемо. Для сравнения отметим. что ОУ типа 1.Е411 (со входами на полевых транзисторах с р.н-переходом) соответствующее выходное напряжение для худшего случая (при заземленном входе) сос гаване г 0.2 мВ, для большинства практических случаев зта величина пренебрежимо мала и уж во всяком случае несравнима с ошибкой выходного напряжения, порождаемой напряжением сдвига (в худщем случае для ненастроенного ОУ ~ипа 1 Е411 она сос.завляет 200 мВ) Для борьбы с оппгбками.

обусловленными током смеа1ения, сутлествует неюколько ззюсобов. Если вам нужен ОУ е больазим током смешения. можно слелать сопротивление со стороны обоих входов одинаковым как на рис. 4.34. В этом случае сопротивление 9.1 кОм выбрано учезом аврал зельного соелннения резисторов 10 кОм и 100 кОм. Кроме .1 ого. лучше всеко есин сопротивление аеаи обратной связы будет достаточно малым, зогла кок смещения не булет давать большие.

сдвиги. сопротивления в цепях 222 Глава 4 Обрятнян связь и пнераннпнные уеил>пели 223 уеа ком мы зык> З>зз .. >ычт Рне 4.>4. Для уменьшен>чя пюибпч, пб>сюллчнныь входным токаи смеюения я Г>У нз бкпп аярныз > рлк- зиетпрлх след>чз нспользояюь япмпенсзпианкый рь зиетпр.

входов ОУ имеют типичные значения от 1 ло 100 кОм Третий способ состои> в уменьшении до единицы коэффициента усиления по постоянному току. как в рассмотренном выше усилителе для звукоснимателя. Однако для большинства случаев можно рекомендовать использовать ОУ с пренебрежимо малыми входными токами. В операционных усилителях со входами на полевых транзисторах с р -и-переходом или нн полевых МОЙ-транзисторах входные токи как правило имею > порядок пнкоампер 1олнако, здесь входной ток быстро растет при увеличении температуры - удваивается при изменении температуры на каждые 10 С), во многих современных схемах на биполярных транзисторах за счет использования транзисторов со сверхвысоким значением коэффициента б и схем компенсации смещения токи смешения почти .>акже невелики и не>качи>дельно зависят от темпера.

туры. Такие операпионные усилители обладают достоннс:вамп ОУ нл биполярных транзистоРлх '>вь>ст>кал точное >зж низкий уровень тума) и люпены недостатков. связанных со вхолным током Например, для прецизионного биполярного ОУ с низким уровнем шума типа ОР-27 Х.м = 10 нА,'типичное зла >ение>. для недорогого бшголярного ОУ типа )-М512 1ь = 1.5 нЛ 1тнштчное значение). для улучшенных вариант он это>-о ОУ 1типа 1.Т1012 и 1М11) 1ь„.—. 50 пЛ >типичное значение) Среди недорогих ОУ на полевых транзисторах можно назвать типа ).Р411 на полевых транзисть>ра' '' р — и-переходом.