Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники (5-е изд.,1998) (1151957), страница 61
Текст из файла (страница 61)
чем ке.зффипиенз усиления ара разомкнутой агин ОС: этг оэначаез, что если иа основе (1У зина 411 аосзроызь. например, уси щ1е.а: со )гкикратным усилением, а> ни чисзозах;кс ю 50 к1 а езо усылсанс,змезао ос.тбеет 1йиих. згчы МЫ щзИШЕМ ГЕ» зффЕК~ Чу ~Ь 1ЗЗЗже (раиз 4.25). кщдв буисм рассма~ривать зранзисторныс схемы с обра гной связью. имеющие коне зный коэффициент усиления при разомкньтои аз зш ОС.
(.жорость нарастания. В связи ~ем чз о скорое-1*ъ нарастания 01раныченв. нк часкотах выпи нскотореио гралззчнозо значения максима.;ьныи ра ~мззх е ынусонлаль ао о сигнала вачинае, палгыь На рис 4.32 представлен график для операцн » ной. ного усилителя типа 411 со скоростз,'"., нарастания 15 В мкс. Прн скорости я '- тьвй растания з выходная амплитуда огркя,. вякт;р чена значением А- " '= Чя3 щзя синусе '„ дального сигнала. имеющего частезгу Зк'." .з";ь тем самым объясняется наличие «чесз ";,- спада на графике с наклоном 1,9 Горя-1 зонтальный участок на графике соотвез,.- ствуег ограничению размаха выходнд~$ напряжения источников питания Попутно отметим, что ограничен ', связанные со скоростью нарастания (»; можно использовать ва благо, для уст пения шумовых импульсов полезного он(;-' нала с помощью гак называемой нелиивя: ной низкочастотной зрильтраззии.
Суа'„" метода состоит в следующем намереякч ограничивая скорость нарастания маням существенно уменьшить острые импу " сы. никак не искажая при этом фонов сигнал. Выходной ток. В связи с гем, что вьзхояи) ной . ок операционного усилителя оз рани', чен, размах выходного напряжения й».' низкоомных нагрузках также ограннчсрь( На рнс. 4.33 представлен график л гя опяуг, рацнонного усилителя типа 411 В прела', знонных схемах как раз и нужно огрвня:-'", чивать выходные токи для того. чтой« избежать появления в кристалле схецгВ:.; температурньзх градиентов. связанных 9 11 рассеянием слиавсом большой мощносзку "' в выходном касквле О г к.-"Ж 0„1 0,2 0,6 1,0 2,0 0,0 10 0 Ояврозливлеиие ьззрйзки, «Ом е)йзявпзмоегь резмакк вмколиого вевряме- УЗКИ ($.04111 1'и = 13 В. Т .
ЗЗ С сдвига. Благодаря наличию напряжения сдвига, прн нулевом на входе напряжение на вы- П,„, = К,. (з'„,. Инвертируюль на основе ОУ типа 411 ипнент усиления по напряже- 100. Прн заземленном входе 'е.на выходе этан схемы лости- я зй0.2 В (П „„= 2 мВ максивначенне).
Можно предложить пути решения проблемы ''уфйленне сигнала по постоянному ,';,';~з(ящставляе~ интереса, то с пооиденсатора можно уменьшить Нт усиления для сигналов по тока до единицы. как показано "гФЛ, также как в рассмотренном теле лля звукоснимателя (рис ,' для перелачи входного сигнала ся емкостная связь. 6) Наст- гь ИСПО.зЬЭУЯ ПРЕЛЛатаЕМУЮ фиР- 4(товнтелсм схему регулировки о использова1ь ОУ с меныпим наем слвиги 1 „.„,. 01 Настроить ользуя схему регулировки. опн зв:-раза '006 (рнс 7.5) ' ток смешеыия. Если в инвертыусилнтеле одни нз входов зазем лаже п)зи услоВнн идеальной (э. е (l,к, =- О), на выходе усн .
' ле; присутствовать отличное о. олное напряжение. Это связанз ,";:«что входнои ток смещения 1«„ падение напряжения на резисто- Обрвтявя связь и виврвиивиимс усилители ккт рах, которое затем усиливается схемои уснлизеля В этой схеме сопротивление со стороны инвертирующего входа опреде- лЯетсЯ РезистоРами К,11)кз но ток смещения воспринимается как входной сигнал. подобный току, текущему через )к',, а поэтому он порождает смещение выхода (З„, = 1„„Яз В операционных усилителях со вхоламн на полевых транзисторах эффектом входнозо зока смещения обычно можно пренебречь, по-другому дело обстоит с операционными усилителями на биполярных транзисторах злесь значительные вхолные токи могут привести к серьезным проблемам.
Рассмотрим в качестве примеРа инвеРтиРУюпгий Усилитеизь в котором )г., = 10 кОм и )к' = 1 МОм; эти значения полходят для инвертнруюшего каскада, в котором желательно обеспечить значение 4«„, равным 10 кОм Если выбрать схему типа ЕМ833 на биполярных транзисторах, с низким уровнем шумов, то ее выходное напряжение (при заземленном вхоле) может достигать величины 100 и 1000 нА .
9,9 кОм или 0.99 В, что ни в какой мере не может быть приемлемо. Для сравнения отметим. что ОУ типа 1.Е411 (со входами на полевых транзисторах с р.н-переходом) соответствующее выходное напряжение для худшего случая (при заземленном входе) сос гаване г 0.2 мВ, для большинства практических случаев зта величина пренебрежимо мала и уж во всяком случае несравнима с ошибкой выходного напряжения, порождаемой напряжением сдвига (в худщем случае для ненастроенного ОУ ~ипа 1 Е411 она сос.завляет 200 мВ) Для борьбы с оппгбками.
обусловленными током смеа1ения, сутлествует неюколько ззюсобов. Если вам нужен ОУ е больазим током смешения. можно слелать сопротивление со стороны обоих входов одинаковым как на рис. 4.34. В этом случае сопротивление 9.1 кОм выбрано учезом аврал зельного соелннения резисторов 10 кОм и 100 кОм. Кроме .1 ого. лучше всеко есин сопротивление аеаи обратной связы будет достаточно малым, зогла кок смещения не булет давать большие.
сдвиги. сопротивления в цепях 222 Глава 4 Обрятнян связь и пнераннпнные уеил>пели 223 уеа ком мы зык> З>зз .. >ычт Рне 4.>4. Для уменьшен>чя пюибпч, пб>сюллчнныь входным токаи смеюения я Г>У нз бкпп аярныз > рлк- зиетпрлх след>чз нспользояюь япмпенсзпианкый рь зиетпр. входов ОУ имеют типичные значения от 1 ло 100 кОм Третий способ состои> в уменьшении до единицы коэффициента усиления по постоянному току. как в рассмотренном выше усилителе для звукоснимателя. Однако для большинства случаев можно рекомендовать использовать ОУ с пренебрежимо малыми входными токами. В операционных усилителях со входами на полевых транзисторах с р -и-переходом или нн полевых МОЙ-транзисторах входные токи как правило имею > порядок пнкоампер 1олнако, здесь входной ток быстро растет при увеличении температуры - удваивается при изменении температуры на каждые 10 С), во многих современных схемах на биполярных транзисторах за счет использования транзисторов со сверхвысоким значением коэффициента б и схем компенсации смещения токи смешения почти .>акже невелики и не>качи>дельно зависят от темпера.
туры. Такие операпионные усилители обладают достоннс:вамп ОУ нл биполярных транзистоРлх '>вь>ст>кал точное >зж низкий уровень тума) и люпены недостатков. связанных со вхолным током Например, для прецизионного биполярного ОУ с низким уровнем шума типа ОР-27 Х.м = 10 нА,'типичное зла >ение>. для недорогого бшголярного ОУ типа )-М512 1ь = 1.5 нЛ 1тнштчное значение). для улучшенных вариант он это>-о ОУ 1типа 1.Т1012 и 1М11) 1ь„.—. 50 пЛ >типичное значение) Среди недорогих ОУ на полевых транзисторах можно назвать типа ).Р411 на полевых транзисть>ра' '' р — и-переходом. для которо>о 5„.„= 50 (типичное зна>ение) и серию ИС тййр Т1.С20 на полевых МОИ-транзисго лля которой >'„„= 1 пА >типичное знач1:, ние).
Входной ток сдвига. Как мы только > убелились, лучше всего создавать т схемы. в которых импедансы и гокя сц щения ОУ порождают пренебрежимо лыс ошибки. О>шако иногда може~ в ' пикнуть потребность в ОУ с боль .юком смещения или с очень бол>4 эквивалентным импедансом. В пой туации лучше всего постараться оба сировать входные импедансы по посте ' ному току На выходе все равно бу существовать некоторая ошибка (К„ 1 „Л,чч ), обусловленная асимме' рней входных токов ОУ. В общем, 2' меньше. чем >', в 2 20 раз (бнполярв>В ОУ, как правило, дают лучшее согласо ' ние, чем ОУ на полевых транзисторах)' В предыдуших параграфах мы смотрели эффекты ограничений ОУ примере простого инвертируюшего у ' ли> еля напряжения Для него, наприм наличие входного 5 ока ОУ вызыв появление ошибки нилрлженил на выло В ОУ другого назначения эффект мож быть совсем другим, например в инне руюшем ОУ конечный входной т>ок и, ч рожлает на выходе линейно лчен.чюк>5>ле,' 5 игла.з 1а нс константу) прн пулевой напряжении, црнложенном ко входу.
Пр мере освоения схем ОУ вы сможете елрр> нннаты как сказываются ограничения Окбй,,1г па работе ланнон схемы и. следова;ельне", сможете выбрать операционный усиля", > ЕЛЬ. ПОЛХОЛ5!ШНИ >ЛЯ КОЦКРЕ БЮ> О С55ЗЪ ия. Вообг*.е:. оьоря. нсамотоюаь>огед; ',,'- луч>пего ОУ на све >е пе гугдествуе" ~ лачуг:б;„' если вас пе оста>ивлнвает никакая >ьенайуи,:;." у операшюнных уолли>'елей с самьМ):~'."'."ч ачителы>ь>ьч>5 входными токами ди'!;:!!~ полевых МОЙ- > ранзнзсг»пах >, как 5>г>йжя;,.;,"~:;!> ло. >п>охо обе>оят дела с г>апряжениелг>!.;,:".' сленга.
и наоборот> Хорошие разрабо>чж ",„~:; кн прн выборе компонент он нлу компромиссы с тем. чтосы оптнмизире:.';:::.'„ в ь хар терипикн схе ы, и изб га>ет::,!>!Фч;;: .52>*;„. '*>ч ости элементов с ненужной ». ':;":русто, завтра пустоя станком с>ремлеиии я снясрюенс>я> йлл>дрпяплнияпязя прпмьнллснипю йям иню лз нлприятныа чзпрпризы >5>нбе таКую снзулпию яы рлзрзботз.,>и схему.
слелзлк пбрлзеп, прпяеян ;и.гпритч жьязнием запустить свое де япдстяп Вы оформляем з ялз на непбхп Чл'ИЕ>ПЫ, Но ПЫЮЫЯЪЧ»ПЯ, ЧГП СаМ>Ю НУЛ "'" и прпизяплсткя! А ларой бывает к чьле начинает жзлоямься нз залержку , Который выпускается ужч нк один 45>йьг> начиняете выяснять, чзп случильсь, >згп для заяерюьпия пборяк плю не ивой ИС, козпряя чеюе нч >5пьч>5>к ,йбпряи. дялчч яыясняе>ся, чтп пня не 'зь>екляд. В «онпе кондея яы узнмзж .пп ляянзяплатял 6 месяпея няззл и я >>зли'.йаннн> ";я>ю япзннкппз ьюлог>ныг каз>сы и чю ,явить н юяю и >у*мял разрлбп ~ чюр По ю;,еупяютяую5 чя.ырь оснпяных кричи прпизяплс>ял ИГ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
