Опадчий Ю.Ф., Глудкин О.П., Гуров А.И. Аналоговая и цифровая электроника (2000) (1095415), страница 67
Текст из файла (страница 67)
8.34,а можно запнсать (Еся Е«р яр («ос) ттос = (Увн«т где ń— эквнвалентиая ЭДС, обеспечивающая требуемый режнм покоя усилителя; Еар,р — приведенная ко входу уснлнтеля дрей фовая ЭДС, обусловленная нендеальностью параметров ОУ (см $8.4 и 8.5); ()ос= Уа «)тх/()та+атос) — напряжение обратной связн; ()«ох=(там«о+У«о«т — выходное напряжение ОУ; бам,е— составляющая выходного напряжения, которая не завнснт от нз менения входного напряжения ОУ; (т*, .„— составлющая выход. ного напряжения, которая пропорцнональна изменению входного напряжения ОУ. 342 Раиая приведенное выражение относительно (уе „, найдем Кио(йх р!тос) ( х< в!ух ~ ~вм» у Е,в — Е,р вр — — ~ ° '"ос+!гх(Кио" ') '<.
!т +"'ос ( Полагая, что в процессе работы усилителя его иезавнснмымн входными паРаметРамн Явлиютсч Кио, Ехм, Ехр вр и Увы»о, найдем ОГИОСНТЕЛЬНОЕ ИЗМЕНЕНИЕ Увы» у аУ»мх у !; дУвм» у д1<вых у ем*у аКио 4- вм + и,„„„ К дхГ»м» у дУ»х<х у + йЕ»рве+ — аУ хо дЕ»р вр д!Гвм»в м — х + Кив(ГГ»х !)ОС) ! аКив аЕ»с+ аЕ»р вр !. (8.56) !М!<ем*о лос+<т (Кио+<! Кио »<вмх у (му+ "ос! хурме у 11РИ заданных параметРах Усилители (ЬКио, Кио.
ЙЕхрвр, Ь(Увм»о) и внешнего источника смещения Е,„относительное изменение выходного напряжения усилителя полностью определяется коэффипиентом Кио(Ау+Рос)ФРос+<то(Кио+ !)), Нетрудно понять, что фактически этот коэффициент равен коэффициенту передачи усиоителя с цепью ООС Кио (Лх+ оос ! Кио мос+ "х (Кио+ !) (<рос+И»! (й»+ оос )+ Киодо<(г!<хьйос! Кио Ки оос<+Киооос Очевидно, что 6(/вмх у минимально в случае Киоосв»1, что соответствует !00иа-ной ООС. Полученный результат хорошо соглагуется с ранее изложенным.
Так, выражение (8.56) фактически повторяет выражение (6.!9), в котором коэффициент, аналогичный Киоос, был назван козффнцнентом нестабильности Б, и изменялся от ! прн !00<)о-ной ООС до ймз прк размыканнн цепи ООС. 8 рассматриваемом случае для )гос —..оо илн его 0 (цепь ООС разомкнута) Ки юсе»К Как отмечалось в 5 6.9, в усилителе переменного тока возмущения, влияющие на режим покоя, и полезный сигнал лежат в различных диапазонах частот. Поэтому, используя цель частотио<авнсимой ООС, можно получить как максимально возможную <табильность режима покоя уснлителя, так и большой коэффиниент усиления в диапазоне полосы пропускаиня.
Проведенный анализ подтверждает сделанный выше вывод о нргзпочтнтельностн использования для построения усилителей пе- зоз кп» пг!алли дир!у ф! Рнс. З.ао. Схема усилителя переменного тока с частотно-заенсп. мой пенью ОС Рпс. З,З6. ЛАЧХ усилителя переменного тока н онерапионного усилителя ременного тока схем УПТ с частотно-зависимыми цепямн общей ООС. На рис.
8.35 приведена типовая схема такого усилителя. В даи. ной схеме входной сигнал подается непосредственно иа иеиивер. тирующий вход ОУ, а формирование требуемой ЛАЧХ выпол. няется сложной цепью коррекции на элементах г(ос, Сь Аь Сь При частотах, близких к нулевым, конденсатор Ся разрывает связь иивертируюшего входа ОУ с общей шиной, что при уело вин 1г,„ои-е- оо эквивалентно лоос 1, т. е. 100сА-ной ООС. С уве» лкчеиием частоты входного сигнала сопротивление конденсато.
ра Са Яс, 1АоСа падает, что уменьшает коэффициент передачи цепи ООС. Суммарный коэффициент передачи усилителя при этом растет. Емкости конденсаторов С1 н С» выбираются так, что в диа. назоне полосы пропускання можно считать Яс, О, Ес, оо, Тогда Кросс=Кпе41+КпФя/(!1я+гсос))не!+1тосЮа, 'т. е. имеет макси малько возможную величину. При дальнейшем увеличении часто ты сигнала выше верхней частоты полосы проиускаиия Ес, 0 н !Ьоосго1- 1, что эквивалентно снижению коэффициента иередачн усилителя, ЛАЧХ усилителя, соответствующая приведенному описании показана на рнс.
8.3б. Для получения расчетных соотношений воспользуемся получен ным в $5.5 условием, согласко которому если постоянные времени последовательно включенных частотно-зависимых цепей существен но различны, то суммарная передаточная функция, а следова тельно, и ЛАЧХ может быть построена без учета их взаимного влияния. На практике это означает, что суммарная передаточная функция звеньев может быть получена как произведение йр(р1 отдельных звеньев. Очевидно, что в рассматриваемом случа. данное условие выполняется. Тогда и низкочастотной области 344 (0<за~за,) ЛАЧХ усилителя определяется передаточной функцией зада Лио ГвР+ Ъ УР" (Р) = — —.
Кио+1 7 иР+1 Та (оос + )за) Са Т,', = (Тм + Кио Та а)l(Кио + 1): Та а = Юа. Прн оа>оа, Дио 7 мР+' аиаа(Р) 1+Далио гааР+1 Ка = ЙгНйа+ Рос)' 7 аа ЙосСЛаМос + К) Т а'ДаЛиО Т м= ос %/ода+а де И реальных усилителях, как правило, выполняются условия 7'оКио"РТаа и КоКиоТааъТаа. Поэтому прн расчетах можно полааать Тн'=Тн и Таа'=Таа. Тогда требуемые параметры усилителя н аначення элементов цепи ООС связаны соотношениями ЯаСа = 14ааУ„; аааосСа = Ц2яУ,: (8,87) Киоос = 1+ Йос7АааУсловия (8.57) позволяют получить бесконечное число сочетаний параметров элементов цепи ООС усилителя, удовлетворяющих заданным требованиям. Для получения единственного решения можно воспользоваться условием компенсации дрейфовой гоставляюшей выходного напряженна ОУ, обусловленной конечнммн значениями входного тока ОУ [выражение (8.10)1.
Тогда Йв ~а ог + ааос А)а (8.58) Система уравнений (8.67), (8.88) является расчетной для приведенной схемы. Очевидно, что для практической реализации усилителя переменного тока с требуемыми параметрами необходим ОУ с вполне определенными значениями Кио н полосы пропускаиия. Графическая интерпретация условий реализации заключается в том, что ЛАЧХ ОУ должна полностью «накрывать» ЛАЧХ проектируемого 349 уснлнтеля (см. рнс.
8.38). Аналнтнческн вто условие можно прел- ставить выражением У»%гоос ~Л« (8.89) где ~~ — частота единичного уснлення ОУ. Пример 8,28. Спроектировать усилитель перемеккого тока со следующими параметрами: /» 20Гп, /,=20 кГц, Киоос 100; М„» !кОм, Т=-ОО...+60'С. Ревекке. !. Выберем тяп ОУ, позволяющий реализовать задакиме условия.
Согласно [8,59) /«ъ/«Ки осе=2 !0«100 2 !О' Гц. Из таблицы 73 выбираем ОУ типа К140УД22; (/, +!5 В~5 г(«. 2. Используя выражекия (8,57) и (6.58), кайдам зяачеави ьземеитов испи ООС: Кос»»Л~=! кОм; /)т /(ос (Кос — 1) 1000/( 100 — 1) 10.1 Ом, прикипаем /(т=(О Ом: С«~ 1/2л/»Кос» !/2п 2!0«10«79 кФ; Сз 1/2к/ /Ьг»» !/2и 20 10 790 мкФ, прпипмаем С«7,5 кФ; Сэ 1000 мкФ. 3.
Уточииы реальиую полосу проиускаиия к усклеиве ускяатеая П2кН,С Цйп ! ° !О"з 10 !б,92 Гц; /»=1/2иЯосС««» 1/2и 10'7 5. !О-' 2,12.10' Гц; Кэ Оос ! + 100/1 !01. 4. Уточикм выбор усилители: Ки оес/» ° 101'2 12'10'=2 141'10з Гк</«5 10' Гп. Следовательно, вмбраяпый тап ОУ обеспечивает получение требуеммх па раметров усилителя.
5. Определим изменение приведевкого изпряжеииэ дрейфа усллителя. Прв этом будем счктатгь что в исходном состояики дрейфовые составляющие оком. аексировакм, Согласпо выражении (8Л9), при условии 41»«/г/ТС«зШ«»/г/Т;С лля Е»»»» получим ЬЕ ю=(г/(/. /г/ТС)67=2010-'60 1,2 10-'В. 6. Напряжсяие Е, для получеиия в режиме покоя выходного капряжепка, равного (/»з/2, составляет 15 В, Тогда Ь(/, 15 0.05 0,75 В. 7. Типовое экачеике Ь(/»ь»«3 В определяется параметраык выходимз транзисторов ОУ.
Будем полагать, что в рассматриваемом случае Ь()»ьм 6 8. Гьля выбрапкого усилителя Киэ 5 10» и бКиэ 5.10«. 346 9. Отжэситаяьвое измепеине имходиого нэпряжеккя усилителя согласво (856) равно 5 !!Р 1,2 10-эре,75 энх Г (5, 10~Р 15 3 1О. Абоэлютное изменение выходного напряжения 50,„,„60,„„„0„„,„626 1О-э. !2 07512 В. Прнаедевиме рэсчетм показэлн, что дрейф режима покоя усилителя прэк. гичесхи полностью определяется дрейфом напряжения входного смешения усихителя, Поэтому для уменьгнепвя этой составляээаей пепи входного смеаеняя мелэтельно питать стабильнмм нэпряженкен Амплитуде вмходаого напряжения согласно продехаинмм расчетам составит 0., О,„— 50,„12 — 0,75 11,25 В.
Однако з реальной схеме такая амплитуда вмходного напряжения, как правило, недостижима. Это обусловлено тем, чго врн приблнжеяии к теоретическому пределу передаточная характеристике усилителя теряет линейность н поэтому работа с тзкимн амплитудами прнэоднт к «уаеснмнимм искажениям амходиого сигнале. Отметим, что ЛАЧХ рассмотренного усилителя аналогична характеристике полосового фильтра, прнвсаенной нэ рнс.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
