Павлов В.Н., Ногин В.Н. Схемотехника аналоговых электронных устройств (2-е издание, 2001) (1095416), страница 41
Текст из файла (страница 41)
В этих условиях согласно (11.1) для уменьшения ",пряжения с1.,шв» желательно по возможности обеспечить ра'нство сопротивлений Й,.в и )г,, например, за счет включения ледовательно с одним из входов ОУ дополнительного сопро, влення. Прн равенстве сопротивлений г1,К и гг, последнее сла''емое в (!!.!) Имеет наименьшее значение, а соотношение (11.1) жно представить в следующем виде: Ув,„ивж ! (Г..в ! + ! Игйг ! + ! а ВЕв ! + ! Ывв)св ! (11.2) де Л)вв=(в.э — )в. — разность входных токов 1,„+ н Т.. в усло.Нях.
Когда Й -в=А -=)1в. 199 Для существующей номенклатуры ОУ значения напряжения (>,,„лежат в пределах от едпниц л!Икровольт до десятков мплливольт. Первые нз указанных значений огнс>сятся к высококачественным прецизионным ОУ, вторые — к ОУ с полевыми трап зисторами на входе. Пример 1!.1, »>ценить ожидаемое предсльиое зиачсиие статической ошибю« б> «», приеедсииой ко плоду ОУ типа КР544УД1, для случая, когда ои прпмсимз а схеме с й»,=.=А«=-1 МОм. Схема работает ири номинальном питаиии (ЛЕ» —.
О! В процессе работы аозможиы отклонения температуры от иомииальаого зиачеиая бт ~50'. Решение. !. ОУ КР544УД! имеет саедуюигие параметры: Г>, «=5 мВ. и ..— =.20 мкв!град, Л1„=-0,!5 кд. 2. В соответствии с зтилю данными по (1!.2) аыююлясм (/,~„=5 10.«+20.10-«.30+0,15 1О-з 10«««5,8 мп. Типовые значения (>ем,„для ОУ общего применения, выпс>лненного па биполярных транзисторах, составляют 1 ...5 мВ. 1-)з ПРЯЖЕННЯ Па ВЫХОДЕ ОУ ГГ«»««о», ВЫЧИСЛЕННЫЕ ПО фоРМУЛЕ (Гьв «ь» =-(У«ш«»Кл В сООТВетстВНН с пйиВеленнымп Данными О (У«»«я»=! ...3 мВ и типовыми величинами Кл= !Оз...
!Оа, существенно прг:- вышают предельно достигаемые для ОУ значения выходного пз пряжеипя, которые не превышают напряжений источников питания (обычно Е,~ !О...!б В). Данное обстоятельство указывает нз то, что в условиях отсутствия ООС, действу>ошей на постоянноч !о!»е, ОУ, как правило, находится в перегруженном состоянии (со стоянии, при котором ои теряет как способность ненскаженно!О воспроизведения сигналов на своем выходе, так и способность Выполнять функцию усиления вообще).
По указанным обстоятельсзвам линейные схемы преобразования аналоговых сигналов ор>ипнзуются как схемы с глубокими ООС, действу!ошнмн на ностгь янном токе. Область применения ОУ в схемах обработки в ряде случаев также оказывается ограничена тем, что ОУ не обладают достаточной широкополосностыо (имеют невысокое быстродействие). Указанные частотно-временные ограничения обусловлены наличием и структуре ОУ ряда инерционных звеньев.
Следствием этого яв ляется то, что АЧХ ОУ имеет частотно-независимый характер лишь в низкочастотной области. Существенная инерционность ОУ, особенно ОУ с так называе. мой встроенной схемой частотно-фазовой коррекции, огра>>ичнвае~ быстродействие устройств обработки аналоговых сигналов, затрудняет организаци!о широкополосных усилительных трактов па ОУ. Следствием инерционности ОУ также является невозможность создания на выходе ОУ высокоскоростных сигнальных изменений. 200 'яс каждого типа ОУ существует предельная скорость изменения '(содного напряжения и „, значения которой не могут быть пре. 'шены пи при каких условиях.
Для синусоидального сигналз " большее значение этой скорости определяется произведениея '-'литуды (/ на частоту ы=-2п/, т. е. и .,= (/„,2п/. Из сказан ",о выше и приведенных соотношений следует, что невозможно " учить на выходе ОУ па частоте / синусоидальный сигнал ампХудой (/, превышающей значение Кл ~пас (/) = пампах/2л/. (11.3) ':, и ... В/с — предельно достижимое для данного ОУ значение ости изменения выходного сигнала. Приводимые в справочни. " данные о и „обычно соответствуют номинальным значениям ряжепий питания. Считается, что при отклонениях шггающих ''ряжепий от номинальных скорость и,„изменяется пропор.
'нально относительным отклонениям напряжений питания от ннальных значений. ::Следует также иметь в виду, что амплитуда сигнала на выхо- ",:,ОУ не может превышать некоторого предельно достижимого '"чения амплитуды (/,~~~~~(0) на низ~их частотах. Для большпп"а ОУ значение амплитуды (/, ,„(01 практически не отличается ",напряжения источника питания Е„. С учетом этого и (11.3) " матриваемые ограничения, накладываемые на предельно до"'жимые значения амплитуд синусоидальных сигналов, могут ; ь охарактеризованы с помощью следующих приближенных со. ошений: эс ц~ж ( /) Срм е~ (О)/ 1+ (//~/р)зжЕ /)/ 1+ (//2к~~акдЕс~>)"' (11.4)1 /гр= птах/2п~ т с~ак(0) ищ х р/Есн частота, на которой пре- ьно достижимое значение амплитуды синусоидального сигнала 'ьше, чем (/ро щах(0), В ~2 раз; вязан — значение в~эх, соответ;ующее поминальному напряженшо питания Е„,.
На рис. 11.4 'веден график зависимости, построенный в соответствии с (11.4). и и ру иср тат/ф'с ~гр Рис. И.4 204 Операционные усилители относительно невысокого быстродей. стяня имеют значения скорости вп!ах ц лежащие В пределах от единиц до нескольких десятков вольт за микросекунду при пн. тающих напряжечиях Е„„порядка десяти вольт. Следовательно, согласно (11.4) заметное снижение предельно достижимых значений амплитуд синусоидальных сип!алов в этих ОУ люжно ожн дать на частотах, лежащих в пределах от нескольких десятков до нескольких сотен килогерц.
Следует отметить, что соотношецне (11.4) является весьма приближенным, так как оно не учитывает в полной мере ряда нелинейных процессов, сопровождающих рз. боту усилительных трактов при сигналах предельной и повышенной интенсивности. 11,2. ПРИНЦИПЫ И ОСОБЕННОСТИ ОРГАНИЗАЦИИ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ В СХЕМАХ НА ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЯХ Все устройства с ОУ можно услояно разделить на три разновидности.
К первой относятся схемы с глубокилли ООС, ко второй — устройства, в которых ОУ используются без ОС, к третьей— схемы на ОУ с ПОС. Наибольшее распространение получилн устройства первой ра!- новидности. Они строятся по схеме однопетленой ОС (см. рис. 5.1), основным усилительным звеном Кзл которой являетсн ОУ с большим коэффициентом усиления Кл. Благодаря этому выполняется условие большой глубины ООС Т>>1, что обеспечивает согласию (5.5) и пронеденному в % 5.4 рассмотрению практическую независимость свойств устройств обработки на ОУ от обычно весьма неопределенных характеристик самого ОУ. Следствием организации устройств обработки сигналов в виде схем с глубокими ОС является также то, что в них характер преобразования аналоговых сигналов формируется и задается согласно (5.5) цепью р, внешней по отношению к ОУ, и в первую очередь — основным звеном цепи () — звеном Квл.
Передаточные свойства б цепи обратной связи и ее звена Клл могут быть заданы я .сформированы с большой определенностью, что обусловливает л условиях глубокой ОС (Т)~1) высокую стабильность и определен ность характеристик схем на ОУ и, как следствие этого, широкое использование ОУ в устройствах усиления и преобразования анз логовых сигналов. Передаточные свойства цепи ОС могут носить как частотно- независимый, так и частотно-зависимый характер. Вольт-ампериые характеристики этой цепи могут быть нели.
нейиымн, а в ряде случаев — изменяться под воздействием дополнительных управляющих сигналов. В соответствии с этим из со. :202 'упностн схем обработки иа ОУ с глубокими ООС могут быть "4елены отдельные группы. "-:: Большую группу составляют так называемые масштабные усиуели.
В пнх цепи ОС организуются на основе частотно-незавн"ых (резистивных) двухполюсинков, в результате чего коэффи'"пт усиления (коэффициент масштабировании) оказывается по"нным в широкой частотной области. По существу масштаб- усилители являются широкополосными усилителями, выпол' ными с применением ОУ. ,,":Отдельную группу составляют схемы па ОУ, в которых пере'!Гочные свойства цепи ОС имеют частотно-зависимый характер.
;,первую очередь к ним относятся усилители переменных снгна', усилители, при построении которых использованы раздели',ьные и блокирующие конденсаторы. К этой же группе отиосят",::Вхемы на ОУ, выполняющие функции дифференцирования текух значений сигналов, а также их интегрирования.
:.,Нелинейные преобразования сигналов выполняют схемы с не- ' ейными по ВАХ элементами в цепи обратной связи. К схемам :,::го типа, например, относятся устройства логарифмирования, введения в степень и др. ,;..Устройства на ОУ, в которых передаточные свойства цепи ОС ;:соответственно тракта в целом изменяются (управляются) с по' еным дополнительного сигнала, называются устройствами ларатрического типа. К ним могут быть отнесены, например, схема ления двух сигналов и ряд других устройств.
,;; Что же касается схем на ОУ без обратных свчзей, а также ' м, в которых ОУ охвачен петлей ПОС, то опи в первую очередь 'Вользуются как схемы сравнения двух сигналов. Такие схемы зываются комппраторплш. 1ЕЗ. 1ИПОВЫЕ СПОСОБЫ ВКЛЮЧЕНИЯ ОУ В СХЕМУ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ :! В устройствах с ООС различают три основных способа вклю"''шя ОУ в схему.
Это ипвертирую цее включение (рис. 11.5, а), "пнвертирующее включение (рис. 11.5, б) и комбинированное юченне (рис. 11.5, в). При всех трех способах включения пет:"й ООС замыкается через инвертирующий тракт ОУ, при этом в 'чях обеспечения определенности передаточных свойств выпол' во основное условие глубокой ОС Т»1. Рассмотрим передаточные и другие свойства схем рпс.
11.5, дварительно считая, что в них использованы ндеалкзирован"' е по ряду параметров ОУ вЂ” безынерционные с пренебрежимо лым яыходным сопротивлением )г, „и бесконечно большими ,'однымн )г... и (г,,„(см. рис. 7.2). Прп выполнении этих усло- 203 лг Рис. !па вий во всех схемах рнс. 11.5 зна ение входящего в (5.2а) козф фициента передачи А~а равно нулю, а петлевая передача опреле ляется соотношением т=(й1/(й1+й,) К . (11 5 Подстановка (11.5) в (5.2а) с учетом того, что в условия; отсутствия действия ОС в схеме рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
