Чижма С.Н. - Основы схемотехники 2008 (1055377), страница 20
Текст из файла (страница 20)
для того, чтобы передаточная характеристика .':.;=',.Нрскпдила через начало координат, предусматривают меры по компенсации напряжения смещения. В некоторых ОУ для компенсации напрюкения смещения предусмотрены специальные выводы. Типовая схема включения ОУ К140УД7, в котором предусмотрены такие выводы, показана на рис. 9. 5 яг Рис. 9 5.
Схема балансировки для ИС К140УД7 111 Частотньге характеристики ОУ. Вслсдствис наличия паразитных емкостей и мно~ окаскадной структуры ОУ по своим свойствам аналогичен фильтру нижних частот высокого порядка. Типичная частотная характеристика ОУ без частотной коррекции приведена на рис.9.б. зо' зо' зо" зо' зо' р града а Гп пво Рис.
9.6. Типовая АЧХ и ФЧХ ОУ 112 Выше частоты 1, частотная характеристика определяется инерционным звеном с минимальной граничной частотой. Коэффициент усиления в этой области падает (наклон — 20 дБ!декада), а фазовый сдвиг выходного напряжения относительно входного достиг.ает р = -90'. Это означает, что выходное напряжение отстает от входного на 90'. Выше частоты Г начинает действовать 2 второй фильтр нижних частот, коэффициент усиления уменьшается сильнее (наклон — 40 дБ/декада), а фазовый сдвиг достигает (а = — 180'. Это означает, что инвертирующий и нсинвертирующий выходы фактически поменялись ролями, и отрицательная обратная связь, которая обычно используется в усилителях в этой частотной области становится положительной.
В этом случае могут возникнуть условия баланса амплитуд и баланса фаз (эти условия подробно будут рассмотрены при анализе схем автогенераторов), и в схеме возникнут автоколебания. Для устранения этого явления используется частотная коррекция. Она осуществляется подключением внешних цепей к входам гС или выполняется конструктивно встроенной в схему ОУ. АЧХ и ФЧХ ОУ, скорректированного по частоте, представлен на рис.9.7. Очевидно, что для самого неблагоприятного случая не возни кает условий возникновения автоколебаннй.
Схема подключения внсшней коррекции для усилителя (.М748 приведена рис.9.8. Мажно отметить, что из-за наличия частотной коррекции полоса пропус 'кадил разомкнутого ОУ сужается. Однако так как ОУ используются в усиди ~зесльных схемах с отрицательной обратной связью (ООС), то введение ООС ~7йсьпиряет частотный диапазон (рис.9.9) А ккэ гц оо Рис. 9.7. АЧХ и ФЧХ ОУ с полной частотной коррекцией и без нес Рис. 9.8.
Подключение конденсатора коррекции и резистора балансировки к ОУ ЬМ748 к |о' 1о' 10' оо ,оо оо о о оа о го ': Рис. 9.9. Частотные характеристики Оу К140уд7 при различных значениях коэффициента усиления с обратной связью 113 Хотя в простых схемах с минимумом внешних компонентов и осуществляют внутреннюю коррекцию, это накладывает ненужное ограничение на ширину полосы пропускания усилителя с коэффициентом усиления напряжения польше единицы. Происходит это потому что внутренняя коррекштя должна быть достаточной для обеспечения устойчивости схемы, в режима повторителя напряжения (с единичным коэффициентом усиления), Устойчивость могла бы быть достигнута и при больших коэффициентах усиления с меньшим ослаблением на высоких частотах, но фиксированная коррекция в ОУ, подобных К!40УД7, означает, что жертвуют шириной полосы, в пределах которой коэффициент усиления больше единицы.
Использование ОУ с ООС для различных коэффициентов усиления показано на рис.9.9, Например, при коэффициенте усиления, равном 100, частотная характеристика падает приблизительно на 3 дБ (ширина полосы измеряется на уровне — ЗдБ) на частоте 10кГц Это значение не соответствует требованиям, которые в большинстве случаев предъявляются к аппаратуре звукового диапазона; следовательно, для получения приемлемого качества коэффициентусиления одиночной ИС К140УД7 с обратной связью в устройствах звукового диапазона должен быть ограничен значением порядка 20.
Для расширения частотного диапазона нсобходзсчо использовать ОУ, имеющие более высокую частоту единичного усиления или применять ОУ с внешней коррекцией Основные характеристики ОУ можно разделить на две группы: статические и динамические К статическим относятся характеристики, определяющие работу ОУ в установившемся режиме: коэффициент усиления по напряжению К = 3 11„к 61 11ат, напряжение смещения Ь вЂ” это напряжение, которое нужно приложить ко входу ОУ, чтобы сделать У~, = О, входные токи 1 и и 1 — это токи, протекающие через входные цепи ОУ; разнос~в входных токов М =.-1, --1 тсмперат>рный коэффициент напряжения смещения Л 11 /А Т; температурный коэффициент разности входных токов АА1 ТАТ; коэффициент ослабления синфазного сигнала К вЂ” это отношение коэффициента усиления дифференциального сигнала к коэффициенту усиления синфазного сигнала К = К, 'К,; максимальный выходной ток 1, Часто в числе основных параметров ОУ используются входной и выходной импсданс Км и Л, Динамические характеристики ОУ описываются обычно двумя параметрами предельной частотой (частотой единичного усиления),' = 1, н макси- !14 'з1зной скоростью нарастания выходного напряжения 1" .
Этн параметл~ых .,ь;ь.'взаимосвязаны и во многом завися~ от цепей частотной коррекции Идеальный операционный усилитель имеет следующие характеристики: входной импеданс (для дифференциального и сии фаз ного входного сигйака).равен бесконечности, а входные токи - нулю, выходной нмпеданс (при разомкнутой ОС) равен нулю, коэффициент усиления по напряжению равен бесконечности; коэффициент усиления синфазного входного сигнала равен нулю, , ';::-:,: ' выходное напряжение равно нулю, когда напряжение на обоих входах 'ддинаково (напряжение сдан~а равно нулю), :: ".'::,'. выходное напряжение может изменяться мгновенно (бесконечная скорбсть'нарастания и бесконечная частота единичного усиления) Перечисленные характеристики не зависят сч температуры и измене- нии напряжения питания 9.3.
Классификации ОУ Операционные усилители, выпускаемые в настоящее время, можно раз .,':;:дцдить на несколько групп по совокупности их параметров. 1. Универсальные или общего применения (К = 1О'...10', У;э = 1'';:;10МГц, (' „> 0,5мВ) используются для построения узлов аппаратуры, ,: .йМеющих суммарную приведенную погрешность на уровне 1 . Харак'теризуются относительно малой стоимостью и средним уровнем параметров. 2, Прецизионные или инструментальные (К > 0,5...10', Ь', < 0,5мВ) :" п(1лгменяются для усиления малых электрических сигналов, сопровождаемых -:; змврким уровнем помех, и характеризуются малым значением напряжения -:зсмещения и его температурным дрейфом, большими коэффициентами усиле- ',:нця и подавления синфазного сигнала, большим входным сопротивлением и .;:;низким уровнем шумов. Как правило, имеют невысокое быстродействие.
3. Быстродействующие или широкополосные (1;„,, > 20 В/мкс,,~~,>1бМГц) ' -Используются для преобразования быстроизменяющихся сигналов. Они харак- : тврнзуются высокой скоростью нарастания выходного сигнала, малым времеИвмустановления, высокой предельнойчастотой, а по остальным параметрам Ущупают ОУ оощего назначения 4.
Микромощные ОУ(1„~„< 1 мА) необходимы в случаях, ко~да потреб "::;лявмая мощность жестко лимитирована, например в приборах с автономным питанием, '5:ОУ с малым входным током (1 к 100пА) используют входной каскад ив,долевых транзисторах 115 б. Многоканальные ОУ имеют параметры, аналогичные усилителям лругих типов. Отличие в том, что в одном корпусе размещжт два или четыре ОУ Многоканальные ОУ служатдля улучшения массогабаригных параметров и снижения энергопотребления аппаратуры. 7.
Мощные и высоковольтные ОУ 11а, ~ 100мА. Ув > 15В)— усилители с выходными каскадами, построенными на мощных высоковольтных элементах. 8. ОУ с гальванической развязкой В табл.9.1 приведены сравнительные данные для некоторых типов ОУ из различных групп. Таблица 9. 1 Характеристики операционных усилителей б' мг„„..,=22,5В; 1вмг„„,.=05А Операционные усилители продолжают совершенствоваться, улучшаются их параметры, появляются новые типы, обладающие особыми свойствами Так, например, появились ОУ с внутренней гальванической развязкой входа и выхода. С этой целью в них введен оптрон, с помощью которого входные и выходные цепи ОУ оказываются разделенными ГЛАВА 10 ЭЛЕКТРОННЫЕ УСИЛИТЕЛИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ 19.1. Классификация и основные параметры усилителей -:::: „Уоилители электрических сигналов -это электронные устройства, пред-", назначенные для усиления напряжения, тока или мощности входных элект", ринеских сигналов за счет энергии источника питания.
На рис. 10.1 показана ".: Передача сигнала с помощью усилителя в на|.рузку, при этом мощность в на.,: ' грузке Р, болыце мощности входного сигнала Р и изменяется во времени по ! -'': —,:закову, сходному с законом изменения Рг Заметим, что любое преобразова".: ине эяергии сопровождается потерями, которые приводят к нагреву элемен:,;:,'уев усилителя и учитываются в виде мощности рассеяния Р . Р' Нагрузка Рр РррР,~Р, Рр Рр рР Г!стари Рис. 10.1.
Передача сигнала с помощью усилителя Суть процесса усиления сигнала состоит в преобразовании энергии ис'--;.'; точяика питания усилителя в энергию выходного сигнала по закону, опреде- 1~явмому входным управляющим воздействием, т.е. любой усилитель моду ;-:.лярует энергию источника питания входным управляющим воздействием.
ртпт процесс осуществляется при помощи управляемого элемента. Эти эле :; Менты в'современных усилите огх выполняются, как правило, с использоваз'э~ем биполярных или полевых транзисторов Классификация усилителей, Все усилители можно классифицировать йек следующим признакам 117 По роду усиливаемого сигнала усилители деллп:я на усилители постоянного тока (УПТ), усиливающие электрические сигналы с частотой от нуля герц и выше и усилители перелюнного тока, усиливающие перемснные сигналы с частотой, отличной от нуля, По частоте усиливаемого сигнала могуг быль выделены следуюшне группы: усилители низкой частоты (УНЧ) — устройства с диапазоном усиливаемых частот от единиц герц до сотен килогерц; усилители высоких частот (УВЧ) — устройства с диапазоном усиливаемых частот от сотен килогерц до сотен мегагерц и выше, широкополосные усилители (ШПУ) — устройства с диапазоном усиливаемых частот от десятков — сотен герц до сотен мегагерц; избирательные (резонансные) усилители (ИУ), обеспечивающие усиление в узком диапазоне частот.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
