Изъюрова Г.И. Расчёт электронных схем. Примеры и задачи (1987) (1142057), страница 24
Текст из файла (страница 24)
6.э) (1=Е э — (1ге=63 — 45=18 В 11яз= Ц Гете,оз=1.8 05=13 В. Здесь Цена —— 0,5 В при 1„в —— 1„х+1еи —— 2 мА. Тогда сопротивление резистора йэ Еэ = (1нз Див = 1 Ю = 0,65 кОм В~бар~~ ток делителя Е4, Е, равным коллехторному току транзистора Т„т. е. Х„= 2 мА. Тогда Е, =(Ем — (1)/1 „=4,5/2=2,25 кОм. Для определения номинала резистора Кэ необходимо прежде выбрать диод Д. Целесообразно в качестве диода применить транзистор КТЗ12А в диодном включении, что обеспечит хорошую температурную компенсацию изменения 11е, транзистора Тэ вследствие одинаковых ТКП диода и транзистора Т и По входной характеристике транзистора КТЗ12А при 1, = 2мА величина (1„= (7еи — — 0,5 В н поэтому У вЂ” Цгэ 18 05 В,,= = =0,65 кОм.
2 Рассчитаем коэффициент усиления синфазного сигнала прн несимметричном выходе ДУ [выражение (6.Я, имея в виду, что вместо резистора Е, в схеме ДУ с ГСТ следует учитывать сопротивление Я э транзистора Т, с введенной отрицательной обратной связью по току через резистор Кз, определяемое по формулам (6.4). При значениях сопротивлений элементов ~'„3 г„*э= — "= Ом, Аз=650 Ом, 35 9т 25 г,э — — = — =12,5 Ом, гш —— 100 Ом г Иэ 1Ез = 2,25 ~ 0,65= 0,505 кОм получим из (6.4) 10 ~ 35(12,5 + 650) 35 ~ 12,5+650+ 100+ 505 Тогда К. 3,3 К „= " = — '=310 2К,ызз 2.'550 Ко~ 20 з К Ф= = -з =66 10з К еза — — 76,4 дБ.
Рассчитаем приведенный дрейф ДУ, считая, что температурные приращении (1г,з и 1ее транзисторов Т, и Тз разнятся на + 5%. Для наихудшего случая„когда отклонения тока и напряжения суммируются, получим из выражения (6.9) и а 1'Л,' Т йТ 12 0,1(1 +6.0,11 ~ — +Е,1= Т 0,1 0,45 +0,005 0,1.0,029(0,1+0,02) 10 = 0,17 мВ/'С. й 6.3. УСИЛИТЕЛИ ПОСТОЯННОГО ТОКА НА ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЯХ Операционный усилитель (ОУ) представляет собой усилитель электрических сигналов, выполненный в виде интегральной микросхемы с непосредственными (гальваническими) связями и предназначенный для выполнения различных операций над аналоговыми величинами при работе в схемах с отрицательной обратной связью.
Такой усилитель обладает высоким коэффициентом усиления в полосе частот первака единиц мегагерп, высоким входным и малым выходным сопротивлением. Для упрощения расчетов схем с использованием ОУ часто прибегают к идеализации его параметров, считая Ко от = со, К от = со и К от = 0. ОУ имеет, как правило, два входа и один выход.
Инвертирующий вход обозначают знаком «-з; сигнал, поданный на этот вход, имеет на выходе противоположную фазу, Неинвертирующий вход обозначается знаком «+ж Кроме перечне. ленных сигнальных выводов ОУ имеет выводы для подключения двух источников питания (х Е„), для установки нулевого напряжения на выходе при П =О, лля частотной коррекции и т.д. В связи с тем что Коох достаточно велик (10 — 10в), схемы на ОУ работают в линейном режиме только при введении отрицательной обратной связи. При отсутствии отрицательной обратной связи или при введении положительной обратной связи схемы на ОУ обладают нелинейными свойствами и выполняют функции компараторов, генераторов сигналов и т.
п. Параметры ОУ можно разделить на следующие группы. Входные параметры, определяемые свойствами входного ди4ференциалъного каскада: напряжение смещения нуля о",ч, значение которого определяется неидентичностью напряжений П~,в транзисторов входного дифференциального каскада, и его температурный дрейф М3 (ЬТ; срелний усе,р и раэностный 1со, „вхолной ток (ток баэ транзисторов в режиме покоя входного дифференциального каскада) и температурный дрейф разнсстного входного тока Ывв, !Ьт; максимальное входное дифференциальное П н,„и синфазиое П ,в „ напряжения; входноедифференциальноесопротивленией,„, т. е. сопротивление между входами ОУ для малого дифференциального входного сигнала, при котором сохршиется линейность выходного напряжения; входное синфазное сопротивление В, , т.
е. сопротивление, равное отношению напряжения, поданного па оба входа ОУ, к току входов. Передаточные параметры: коэффициент усиления по напряжению Коси, определяемый отношением изменения выходного напряжения к вызвавшему зто изменение дифференпдальному входному сигналу; коэффициент ослабления синфазного сигнала Км,е, определяемый отношением коэффициента усиления дифференщвального сигнала в схеме на ОУ к коэффициенту усиления синфазного сигнала; частота единичного усилия у'в т.е. частота, при которой Коог = 1. Выходные параметры, определяемые свойствами выходного каскада ОУ: выходное сопротивление гс, максимальный выходной ток, ~умеряемый при максимальном выходном напряжении, илн минимальное сопротивление нагрузки В„;„; максимальное выходное напряжение в диапазоне линейного усиления.
Для большинства типов ОУ величина С~„выы = 10 В. Переходные параметры; скорость нарастания выходного напряжения К вЂ” максимальная скорость изменения во времени напряжения на выходе ОУ (В/мкс) при подаче на вход болыпого сигнала. Параметры пепи питания: напряжение питания ~ Е„; потребляемый ток 1, Операционные усилители, выполняемые в виде монолитных ИМС, можно классифицировать следующим образом. 1. По типу транзисторов, используемых во входных каскадах: ОУ на биполярных транзисторах, имеющие малое напряжение смещения нуля, но значительные входные токи и сравнительно невысокое входное сопротивление ( 10" Ом); ОУ с полевыми транзисторами на входе, в которых достигаются высокое входное сопротивление ( 10 сь 10зк Ом) и малые входные токи, но возрастает напряжение смещения нуля. 2.
По выходной мощности: стандартные ОУ, которые отдают в нагрузку с сопротивлением Я„> 2 кОм номинальную выходную мощность 50 мВт; мощные ОУ с выходной мощностью от единиц до нескольких десятков ватт; микромощные ОЪ; в которых мощность, потребляемая в режиме покоя, очень мала ( !О в Вт). 3. По области применения: ОЪ' общего применения, характеризуемые низкой стоимостью, малыми размерами, широким диапазоном напряжения питания, защищенным входом и выходом, не очень высокой частотой Дт; специальные ОУ, которые, в свою очередь, разделяются на прецизионные, измерительные, электрометрические ОУ и т.
п. Параметры некоторых типов ОУ могут изменяться за счет введения частотной коррекции и токового программирования. Частотная коррекция может быть введена в схему ОУ при его изготовлении. Это так называемые ОУ с внутренней коррекцией. На рис. 6.7 приведена АЧХ ОЪ' с внутренней коррекцией. Как известно 14], такая форма АЧХ обеспечивает устойчивость схем на ОУ при любом требуемом коэффициенте усиления, что Кбб 7СС гсс 4~с ы" айаг ис 7б' сбс б/й Рис.
б.а Рис. б.7 достигается за счет существенного ухудшеция частотных свойств ОУ. В случае широкого спектра усиливаемого сигнала частотные свойства ОУ накладывают ограничения на значение коэффициента усиления, который можно получить в схеме усилителя, используя данный ОУ. Например, если верхняя граничная частота сигнала /;= 50 кГц, то максимально возможное усиление в схеме усилителя на ОУ, имеющем АЧХ, приведенную на рис. 6.7, составит 46 дБ. При этом следует иметь в виду, что в диапазоне частот от 25 Гц до 50 кГц глубина Е отрицательной обратной связи в схеме усилителя будет уменьшаться и при Г,= 50 кГц У= 1.
Использование внешних корректирующих элементов позволяет, как правило, обеспечить устойчивую работу ОУ в требуемом диапазоне изменения коэффициента усиления при меньшем ухудшении частотных свойств, ио приводит к усложнению схемы усилителя. При анализе усилительных схем на ОУ обычно принимают следующие упрощиощие прелположения (при К от= со и Ксок= оз): 1) входы ОУ не потребляют тока; 2) напряжение между входами ОУ равно нулю. Последнее предположение следует из того, что гри Киот — — со напряжение П =Ксо„((7, — Пз) всегда конечно и по значению меньше напряжения питания Е„, что может иметь место только при П, — (7з = 0 или 1', = (7з. Здесь В'и Пэ — напряжения на вхолах ОУ. Инвертируюший усилитель (рис. 68) представляет собой ОУ, охваченный цепью параллельной отрицательной обратной связи по нагряжению на резисторах Лсс, й,.
Цепи частотной коррекции и установки нуля на рис. 6.8 не показаны. Входной сигнал подан на инвертирующий вход. Неннвертирующий вход заземлен через резистор Ез, сопротивле- ние которого для снижения величины токового дрейфа выбирается так 13,4): да=на(нв Так как неинвертнрующий вход ОУ заземлен и разность напряжений между входами равна нулю, то инвертирующий вход тоже имеет нулевой потенциал относителыю земли. Поэтому 1,„= П /Вн Так как входы ОУ не потребляют тока, то 1 = 1„„= П, /Вн Выходное напряжение, т.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
