Соклоф С. Аналоговые интегральные схемы (1988) (1095417), страница 57
Текст из файла (страница 57)
Статическая мощность очень мала, обычно менее 1 мВт, поэтому при определении макс~ мального выходного тока ее не учитывают. Поскольку максимальное напряжение питания большинств~ ОУ около ~-18 В, будем использовать в расчетах именно это значение. Если принять Р«<л<лх> — — 500 мВт, то выходной то" должен быть ограничен значением /о <млх> = /сс = Р«<л<лх>/1> = 500 мВт/18 В = 28 мА. ( 5.50) Поэтому на практике диапазон тока ограничения, /с„, выбнра>от в пределах от 20 до 25 мА, чтобы обезопасить ОУ от перетру зок и является типичным значением диапазона тока ограииче""я для большинства ОУ, Харакп1ериспеики и прааеаеиае ОУ +1ОВ Ч, ° +505 на 10 10нА 20на тне 510 В Ое +5 В 0 250 500 Я„,ан "м л 1а 1ОнА 0 250 921 Я„он в Рнс.
5,27 Выходаое напряжение и токовые характеристики ОУ: а — выходнан характеристика (то (1о); б — ьо()ха); е — )о ()ха). 318 Г»а«а з 1)а рнс. 5,27 приведены графики напряжения н тока для ОУ с встроенной схемой ограничения по току. Гок ограничения в я выбран равным 20 мА, а выходное напряжение вне области раб схемы ограничения тока принято равным +!О В. На рис. 527 а оты показана зависимость !'р от /о. При сопротивлении нагруз больше 500 Ом выходной ток меньше 20 мА и ОУ работает вн.
области ограничения тока. При этом выходное напряжение пра„ тически не зависит от /«>ь. При /7, меньше 500 Ом ОУ работа~ в режиме ограничения тока и выходное напряжение линейно уменьшается с уменьшением /7ы а выходной ток будет практи чески постоянным и равным 20 мА. Работа схемы подтверждается анализом графиков на рис. 5.27, б и и. Большинство ОУ предназначены для работы с двухполярным источником питания, поэтому имеют схему двустороннего огра. ннчения как максимального отрицательного тока /сы так и макси. мального поло>кительного тока /сс.
На практике эти токи примерно одинаковы и имеют величину от 20 до 25 мА. 5.13. Влияние обратной связи иа искажения Коэффициент усиления ОУ с обратной связью Ась = Аоь/11+ + гАо„) зависит от двух параметров: коэффициента усиления без обратной связи Ао„ и коэффициента обратной связи Е, При большом коэффициенте усиления без обратной связи, таком, что г"Ао„ ) 1, коэффициент усиления с обратной связью мо»кно приближенно выразить через г" как А,ь 1/Р. Коэффициент обратной связи /> обычно определяется резистивпым делителем напряжения, и поэтому значение г" практически не зависит от уровня входного сигнала, а на коэффициент усиления без обратной связи влияют нелинейности различных каскадов усилителя, особенно выходного каскада, где уровень сигнала очень большой.
Отсюда следует, что вследствие того, что Ас, ж !/г обратная связь как бы «линеаризирует» усилитель, т. е, выходной сигнал более точно повторяет входное воздействие. Другими словами, искажения, вносимые усилителем, будут сильно умень шены. Относительное изменение коэффициента усиления с оГ>ратной связью, связанное с относительным изменением коэффициента усиления без обратной связи, можно найти из предыдущего вы ражения для Ась и записать в виде "Ась «>Ло> 1 «>Лоъ Лгх (5.51) Ась Аое 1+ РАоь Доь Аоь ' Данное выражение показывает, что любое мгновенное измен'"'„' ,пяе коэффициента усиления без об>ратной связи, связанное с нелиней Харакпмриетики и применение ОУ 3!9 „й зависимостью между входом сч и выходом оо, приведет к отноительному изменению коэффициента усиления с обратной связью, это изменение будет много меньше.
Фактически нелинейности „ли искажения усилителя уменьшаются в Ась!Ааь раз. Такое сокращение вызовет соответствующее уменьшение коэффициента иления, но это можно скомпенсировать увеличением коэффициентов усиления предыдущих каскадов усилителя. В этих каска„х уровень сигнала достаточно мал по сравнени1о с выходным „аскадом, поэтому и искажения здесь будут незначительньк В качестве примера рассмотрим усилитель с Аоь = 1000 и А ь = 50. Искажения выходного сигнала при разомкнутой обратной связи н максимальной амплитуде выходного напряжения !О В равны !О $а, В этом случае при замыкании петли обратиой связи искажения уменыпаются до 10 аА (5011000) = 0,5 % врн том же диапазоне изменения выходного напряжения.
Уровень входного сигнала о, = оо(Ась — — 10 В/50 = 0,2 В достаточно мал, поэтому искажениями предварительных каскадов усиления (если они есть) можно пренебречь. Теперь рассмотрим нашу задачу с другой точки зрения. Для этого запишем выРаигение, свЯзывающее по с о, пРи РазомкнУтой обратной связи, в виде оо = а,о! + аао,'+ азоз! + ..., Коэффициент а, соответствует линейному изменению выходного напря. жения, все остальные коэффициенты представляют нелинейности усилителя. В этом случае коэффициент усиления без обрап!ой связи будет равен 2 А ох = ооХ = и! + аао! + пмв + (5.52) Отсюда следует, что коэффициент усиления без обратной связи является функцией входного сигнала, т.
е. выходная характерисгика будет нелинейной и как следствие этого появятся искаженна РАр„много больше единицы, поэтомУ длЯ Аа„имеем Аое 1IР 1 ! 1 -1- РАос 1 -1-111РАое! Р ~ РАаь У "одставляя сюда выражение (5.52) для Ааы получим ж — „, 1 ! 11Р (5.53) а, (1 + (а,!а !) ие + (аз!а,) р, + Поско скольку а,(ап а,/а, и т. д, много меньше единицы, имеем — '1- — (1- — пе — — "-" )1. (5.54) 1 / ае ае Р 1ь аеР ~ ае ' ае зво Глава э Учитывая, что Аоь = а, и Ас, ж 1))Ф, запишем уравнение дл выходного напряжения оо в виде Лсь е а, о„ д ~) — — )~ — — — — ) —.
)) (5.)5) Этот результат показывает, что нелинейный характер завися мости оо от о, будет уменьшен в Ао„/Лоь раз и при Ао « Л выходная характеристика будет достаточно линейной. 5.!4. Коэффициент ослабления нестабильности источника питания В идеальном ОУ выходное напряжение оо не зависит от напра. жения источника питания.
В любом реальном ОУ напряжение источника питания будет влиять на выходное напряжение и из-за зависимости коэффициента усиления без обратной связи Лов от напряжения питания и из-за влияния флуктуаций напряжения источника питания на сигнал при его прохождении через схему, Коэффициент усиления без обратной связи не слишком сильно меняется с ростом напряжения питания. Обычно при изме: енин напряжения источника питания от минимум ь 5 В до максимум -)-18 В Ась увеличивается в 2 — 3 раза. Хотя это может показаться достаточно существенным изменением, необходимо помнить, что коэффициент усиления с обратной связью относительно независим от коэффициента усиления без обратной связи, н поэтому влияние на коэффициент усиления с обратной связью, а следовательно, и на выходное напряжение будет незначительным. Главной причиной флуктуаций напряжения питания являются пульсации напряжения источника питания, в схеме которого используют выпрямитель для преобразования переменного сет~ вого напряжения в постоянное с низкочастотным фильтром на выходе.
Основная гармоника таких флуктуаций имеет частоту !20 Гц (в США частота сетевого напряжения 60 Гц — Перес) Эти пульсации частично отражаются на выходном напряжении Как пульсации напряжения питания, так и другие флуктуации напряжения источника шпания моэкно привести ко входу ОУ т. е. отразить в виде соотвстству)ощего изменения напряжения смещения. !(оэффи)ииент ослабления нестабильности источника лита ния (КОНИП) определяется отношением изменения напряжен' )" смещения вследствие изменения напряжения питания к из"е нению напряжения питания и обычно выражается в дец)'о" лах. КОНР!П обычно очень мал — от — 80 дБ (1О ') до — 100 д„ дБ (10 '). Например, при КОНИП вЂ” 100 дБ и амплитуде пульсапий напряжения источника питания 1 В соответствующее изменен ение выходного напряжения составляет 0,0! мВ.
Хараинириеиаиеи и ириненение Оу 321 б,15. ШУмы В любой системе связи наряду с полезным сигналом присуттвуют посторонние, ненужные сигналы, искажающие форму полезного сигнала. Онп накладывают ограничения на минимальную амплитуду полезного сигнала с точки зрения его надежного и точного приема и детектирования. Такие сигналы-помехи, имеющие случанную природу и не передаваемые никакими другими системами связи, называются шумами. Случайная, непредсказуемая природа шумов сильно затрудняет их измерение и подавление. Сигналы-помехи с известными или каким-либо способом предсказанными характеристиками, такими, как частота или полоса частот, могут быть подавлены при использовании методов обработки сигналов, например полосовыми или заградительными фильтрами. Хотя и существуют способы уменьшения уровня шумов, полностью подавить их невозможно.
Более того, применяемая для подавления шумов обработка сигналов в общем случае частично ухудшает и некоторые полезные параметры системы. Хорошим примером в этом случае является сокращение полосы пропускания системы прп попытке уменьшить уровень шума. А сокращение полосы пропускания, в свою очередь, снизит возможности системы по количеству передаваемой информации. В электронной системе связи шум в основном вырабатывается и самой системой, и передатчиком и, что наиболее важно, приемником в результате протекания ряда случайных процессов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
