Опадчий Ю.Ф., Глудкин О.П., Гуров А.И. Аналоговая и цифровая электроника (2000) (1095415), страница 64
Текст из файла (страница 64)
Устранить дании«* ограничения можно, если вместо стабнлн<ронон и цепи ООС ОУ использовать нелинейные цепи на основе резисторов н диодов, Пример такого решении приведен на рнс. 6.24, и. Проаналггзируем работу данного устройства. Под действием напряжений +Уи н — л(, в цепях нз последовательно соединенных резисторов )т<» )(осз н )(осз, (гз постоянно пр« текают токи смещения („< н г', г, причем так как и„и=б, то этн 325 а) Рис 8 Эа т.гена яелниеанн~о яренбраэанатеэн с реанстнанн жюгнчн иеиыат)ОС 1а) и ее аерехаточная «араатеристана 1и) токи не зависят ог входио)о напряжения.
Если выходное ншгря. жение ОУ равно нулю, то иа,, и и падения напряжения на резисторах )?осг и )?осг запирают диоды У)г)! и 1'02. Поэтом) цепь ООС ОУ образуется только резисторами т?ю и ~? н коэффиннент пеРедачн устРойства К~ )? тс|Ж. Предположим, что ггапряатеиие на входе ОУ начннае. увеличиваться. 3)о иызонгг )мсиьшение е)о выходного напря кения н изменение напряжений. приложенных ь диодам И~1 н Ут)2, Заннраюшее напряжение иа лг)огас У01 увслнчнца, а иа 1'Р2 )меиьшится. В момент, когда выходное напряжение усилителя достигнет уровня — 0я)?оса)'1)?оса+)?г), напряжение иа диоде . И)2 станет равным нулю и дальнейшее )величенко втолного напряженна приведет и прямому смешению это)о анода.
Резистор )? н.~ окажется шунтирован резисторо ) 1?,и, что вызове) )гадские коэффициента передачи ОУ Кги.)?осЛоса41'1)?ош+1?оса) '. Следует отагетпть, что )як каь начальный счастии ВЛХ диода сушссгвенио нелинеен, изменение коэффициегыгг передачи усилго тела от К~ до Кг прог)сходит плавно, что является несомненным достоинством схемы. При отрицательных входных напряжениях в прямом направлении смешается анод ИУ1 и Фа 1?осг)?осгтгК1)?ос)+г?осг)1. Персаагоч)шя характеристика рассматриваемого нелиисйпого преобразонагеля приведена иа рис. 6.24,б, Как видно, она анало- заб ~ична характеристике устройства по схеме на рис.
8.23,а, аынол. неииой на стабилнтронах, Согласно приведенному выше описанию работы, для модных напряжений, соответствующих перегибам передаточной характерн. стикн устройства по схеме на рис. 824, н, можно записать следую. щие выражения: -У, У,йу4са~/!Рос~(Иост (- й,)!: (4- ! — (уа ! ~%оса((йос1((!оса+ !ра!! ВЛ4. ОГРЛННЧНТЕЛИ УРОВНЯ Схемы ограничителей уровня напряжений являются частным случаем схем нелинейных преобразователей. От данных устройств требуется. чтобы, начиная с некоторого уровня выходного напряжения дальнейшее увеличение входного сигнала не приводило к увеличению выходного напряжения По сути дела ОУ является гакнм ограничителем, так как его максимальное выходное напряжение всегда меньше напряжения питания.
Однако на практике зто свойство ОУ для ограничения выходного напряжения не используется, Причина этого в нестабильности уровней ограничения, обусловленной температурной зависимостью параметров полупроводниковых приборов. К тому же, как будет показано в гл. 10, такой режим работы приводит к появлению заметной (особеино с повышением частоты! инерционности ОУ. По своей сути ограничение выходного напряжения ОУ может пониматься как значительное уменьшение его коэффициента передачи. В этом случае решить проблему ограничения можно, используя прннцнпй построения нелинейных преобразователей. Пример такого технического решения приведен на рнс. 8.25,а.
До тех нор, пока напряжение на выходе ОУ недостаточно для пробоя соответствующего стабилнтрона, его коэффициент передачи равен собственному коэффициенту усиления ОУ, Прн пре. Рнс 3 "Ь, саяна,ранняктеяя уроаня (а] и мояерехаточная карактернетнка (б! 327 вышеиии выходным напряженнем напряжения пробоя соответ. ствуюи)с!о стабнлнтрона коэффициент передачи устройства резк» падает. Действительно, днфферсиинальиое сопротивление стабилнтроиа в режиме обратиог» пробоя стремится к нулю.
При этом коэффициент передачи нсп» ()О(. стрем>пся к сднниас и выходное напряжение фиксирусгсн на уровне, равном напряжш>ию пробоя стабнлитрона. При ие»бходим»сти коэффнцие!и передачи»граиичнтсля уровня в диапаши>с входных напряжений, недостаточных для проб»и стабнлитронов, может быть установлен»а требуемом уровне. Дли этого параллельно с)абилнтроиам включи>от рсэнстор обрати»й свяэи.
Выборол> необждил>ых напряжений прибоя счабилнтр»н»в и приведенной схеме для различной иолярн<шти выходного»внряжения м»жио обеспечить как симметричн»е, так и несимметричное ограничение вых»диого напряжения. Пример ВЛВ. Определить ивромсц>ы исреда>очной зараятеристияи играни. чятелн уровня иа рис, 62$и ири следующих условиях: 04 — КР!040Ул)1; /7 ° 2,4 аОм, У0/ — КС)ЗЗД1; У02 — КС)66К 1. Считать, что ОУ сбалансирован, т. с. врн (/„.-0 имеем 0л„, О.
1>еще ни е. 1. Найдем иаира>яснов ым> и ы„л. 11олонноельиос яы>олиос эаиря>ясное ОУ ограиичивас>си сгаб>шнтроиом )«0Д а оциша>сльиое - У0/. Поэтому и„> —. — Ол >о/Д~ ч=- -66/25 1и' - -0 272 мВ; 0~ т .0«о>/К~~ 3,3/25' !и' 0,132 мВ. 2. Коъффишшит иерсаачи схемы ири вынмтиснии ус«яшин — 0272 мВч,и,.ч' лйо,!32 в>В ояредслнсгся >шричг>р ои! ОУ и раасн К> -Дст 26 010', 3.
Прн уменьшении входного иаиряи синя меньше — 0,272 мЬ аолффииисит иередачи усн.тителя равен н /( .//г («, .)- )//г . !зк> 1 16онвчоо о,)ЗК где «л ~ь> — днффереоначыь>е о>ир>лтивлешш У02> в о«шести обратного яров»и («, тш- 200 Ом); ««ш — двффе1ниш>альиое соиротияншно ирямосмсщеиного стабилитроиа ПИ (««о> !60 Ом). 4. Коаффш>еит исредачя устшигстя ярн и,*>0,!32 мВ, 11>ьта>аи.
по диффо. ренцнальнме сопротивления стабилитрлиюи равны, ио,>учим /(л '(«л «п~+«»ь>)//7=(!604 200)/2400 0.166, где «л ~ ш — дифферснииальное сояротивлшше У0/ в области обратного пробои; «гот — диффсреншлальиос сонротивленне ирямосмещешшго стабвлятрона 102. 326 алв. истОчннкн тОкА 11а основе ОУ могут быть построены и источники иостоиииого п~ка. Г1о способу иодьлючсиия нагрузки исс схемы таких источииг.он можно разделить иа две группы: источники тока с так называемой «плавающей» нагрузкой, т. с. с нагрузкой, выводы которой ис соединяются и общей шиной; источники тока с ззгсмлсииой нагрузкой. В качестве источника посгояииого тока в случае «илавающси нагрузки можио иснгигьзогга1ь сыну ииисрпгрующсго усилителя. Сопротивление нагрузки ири атом включают в цепь ООС ОУ (рис.
8.26, а). Как было иоказаио раисе, дли схемы ииисргир)юшсго усиля. селя сиравсдливо соопюшсиис (8.50) и !гс, = и, (1«а - г'„. 1(з иолучепиогг выражении следует, что если модное иаиряжеиие ОУ поддерживается гга неизменном у(игвие, то ток нагрузки иостояиеи и ие зависит ог сииропгвлеиия иьчрузки. Следовательно, данная схема может исвояьзггваться и качестве источника постоянного тока. Если входное иаиряжсиие изменять ио искгморому закону, то по этому же закону будет измеияться и выходной ток схемы. Устройство преггращае~ся в управляемый иаиряжеиисм источник тока. Г((ги «плавающей» нагрузке источник иостоящюго тока можно выполнить и иа осионс исиииертирукгшсгг> усилителя.
Схема такого источггггка ггрггис:(сгга иа рис. 8.26,д. Принцип сс работы (как и раисе рассмотренной) ба:гируется иа том, что напряжение между иивертируюиши и исидиергпрунииим входами ОУ иере- дается иа выход с ьозффищюитолг усиления Км» Дли идеального хт ггл Рнс. В26. Схемы исто»ни«о« гока, выполненные на основе ннвартнруюосего (а) а папггасртвруюгяего (Л) уснлптелед 329 усилителя коэффиппеит усиления стремится к бесконечности. По миму мо кно записать ~а — «„7Р,.
(Й.Я ~ Следовательно, и в этой схеме при постоянсгве входного напра кения ток иагрЗ ~кн будет оставаться постоянным. По существу да~нос устройство можно рассматривать как усн лптель с последовательной ООС по току нагрузки. Действие ООС ио току нагрузки приводит к повышению выходного сопротивления ~сялнтеля, что и позволяет обеспечить в ием стабилязапию выходного тока.
Действительно, применительно к рассматриваемой схеме согласно выражению (540) выходное сопротивление усилителя будет равно Р . г.-Р.Кгч ГРа „где Р, . — собственное выходное сопротивление ОУ. Прн А*и, стремящемся к бесконечности, пыходное сгч1ротивление усилителя также будет стремиться к беск«иечности. Поэтому выходной ток усилителя перестает зависеть от сопротивления нагрузки. Если оо условию работы сопротивление нагрузки должно иметь соединение с общей шиной„ то наиболее просто источник постоянного тока выполнить с использованием дополнительного транзистора, подключенного на выход ОУ.
Кроме всего прочего, введение в схему дополнительного транзистора позволяет увеличить максимально допустимый выходной ток источника. Два примера реализации таких устройств приведены иа рнс. 8.27,«,б. Приипип построения обеих схем одинаков. Ои состоит ао ввеленин в степу неинвергирующего усилителя пепи последователь. ной ООС по выходному гоку. В качестве датчика выходного тока используют резистор Р., напряжение на котором при изменении сопротивления иагруз и остается постоянным Кр, ~ 0„~ — Оа. =-сипай Поэтому Сй 52> 7а-< ~ Ц, ~ — О».У7Рт гг а» рае 8'»7, Схем« мггомаамоа агатоммаого тока отрицательном (а) а аоаомктеегг ноа ~6) полярностей а аа»еилеаиоя натру»мой ззо Отличие схем состоят в направлении протекания выходного тока.
Второй вывод нагрузки в схеме иа рис. 3.27,а может быть подключен к положительному, а в схеме на рис. 8.27,6 — к отриин~сльному выводам источника питания. Пример 840. Разработать источнпн тока но схеме на рис 827,и со следую- нгпмн парзмегра»ш: /«!О мА; й,»,. 0,68 кОм Решение 1.
Определим максимальное папряьеине на нагрузке и«»«„й„»„/«10 10" '6ЯО 6,8 В. 2. Найдеы необходимое напра» еннс шмания устр»йства и.-и..г ьил .»,+и,, г Т/ра это»г долл«но выполняться условие и«». Ок «>!/кэ»» + ил » к»э»' ПРиннмаем икэ м 1,5 В, тогда и,», „,„>ОД+1,5 8,3 В. ВыбнРаем ОУ, Удои. зетворяющнй указанным требованиям: /74 — К574/31; и..Ь!5В. и,„, -«10В: /Ок„„бмА 3. Определим требуемый коэффициент передачи тока транзистора йз!ч3т/„//ок „10/5 2.
4. «1ля работы в разрабатываемой схеме выбираем транзп«гор. который хглгкен отвечать следуюшян требчнаниям: г»» ~10мд; икэ»,„»эикг»,«! и«»» 1.5+68 83В; Р»»» >икэ»«./»»» 83 мВт: Ьлэ„»2', тип провозам.мгн и-р.л. Зг»»н требованиям отвечает транзистор КТ312А.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
