Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники (5-е изд.,1998) (1151957), страница 66
Текст из файла (страница 66)
Рассмотрим шхтех ра бк ор с иереключателем нп посевом транзистор« (рве. 448« Ток утечки перехода сток иссох прот«касс ч«рез сзммируютшкй переход лаже в ~ ом случае, ко~ за полевок транзистор находится в состоящие ВЫКЛ Эта ошибка может быть преобля( лающей в интеграторе в случае использы1) вания операционного усилителя с оче малым входным током и конденсат с небольшой утечкой. Например, восходный «электрометрический» ОУ па АП549 со входами на полевых тр эисторах обладает входным током чиной 0,06 пА (максимум), а высоко чественный металлизироваыный тефлона" вый или полистироловый конденсата(22 емко«1 ью 0,01 мкФ обладает сопротквлф'' нием утечки величиной 10« МОм (мквый' мум).
При таких условиях интегратор, учета схемы сброса, поддерживает ка сук«.', мврующем переходе прямой ток в«лип~', ной ниже 1 аА (для худшего случая, ког4:, выходной «игнат составные~ 10 В двойной",. амплитуды). что соответствуе~ велкчвве.";х изменения Л/ т)х па выходе, равной) ".00 но«п Юы капе )о. Для сравнения посмотрите, чеутечка такого популярного истора, как например 2Х4351 ,.обогащения). При (1„, „„=-0 В максимальныи ток вен 10 нА. Иными словами левого транзистора в 10000 раз утечка всех остальных элема вместе ';4.50 показано интересное схем кке, Оба п-канальных МОП- 2)в перектыочаются вместе, од стор Т, переключается тогда, ' ряжение на затворе равно нулю . й)))Х при этом в состоянии ВЫКЛ е на затворе равно нулю) утеч (а также утечка перехода ак) поляостью исключается В -ВКЛ кокдепсатор, как и ареж ется, ыо пры удвоенном Я янин ВЫКЛ неболыаой ток утеч исгора 1 через резистор Я, ст« ыемлю, создавая пренебрежимо ение напряжения Через суммн )переход ток утечки не протекает.
Лк.истоку стоку к подложке траып2т )прн:южеыо одно ы юже напра .арканите эту схему со схемои пи- «агат«ягора с нупевоы у течкоы. арина рис 4.40 Обкатиап связь н пперпввпвньхе успев«тапи 239 4.20. Дифференпкаторы Диффереыциаторы подобны интеграторам, в них только меняются местами резистор Я и конденсатор С (рис. 4.51). Инвертирующий вхол ОУ заземлен, поэтому изменение входного напряжения с некоторой скоростью вызывает появление тока 1 = С(т(«1„,пту), а следовательно, и выходного напряжения П,„= — ЯС х «(«1(т',„,'са). Дифференциаторы имеют стабилизированное смещение, неприятности создают обычно шумы и нестабильность работы на высоких частотах„ что связано с большим усилением ОУ и внутренними фазовыми сдвигами. В связи с этим следует ослаблять дифференцирующие свойства схемы на некоторой максимальной частоте.
Обычно для этого используют метод, который показан ыа рис. 4.52. Компоненты Я, и Ст, с помощью которых создается спад, выбирают с учетом уровня шума и ширины полосы пропускания ОУ. На высоких частотах благодаря резистору Я, н конденсатору Сх схема начинает работать как интегратор.
240 Глана 4 Оарнтнан связь н онеравлннные уевлкг«лн 241 сд РАБОТА ОУ С ОДНИМ ИСТОЧНИКОМ ПИТАНИЯ з хсжв ВЫход Выход ! Ви1ды ! Х Прав«нано рононны кар«нонн С~ з ~Г!5 мкш Рно АХЗ Для работы операционного усилителя не требуется иметь стабилизированные источники питания -1- 15 В. Можно использовать расщепленные источники более низкого напряжения или несиммесркчные источники (например, л- 12 В и — 3 В), которые обеспечивают полный диапазон напряжения питания (ь'х — (х' .. ), согласно спецификации ОУ (см. табл. 4.1). Часто подходящими оказываются нестабилизированные источники напряжения, так как благодаря отрицательной обратной связи обеспечивается высокое значение коэффициента ослабления влияния напряжения источника питания (для ОУ типа 411 типичным является значение 90 дБ).
Во многих случаях бывает удобно, чтобы ОУ работал от одного источника питания, например + !2 В. Это можно лелать и с обычным ОУ, создав нискусственное опорное напряжениел относительно земли, если позаботиться об обеспечении минимально необходимого питания,обеспечивающего диапазоны выходного и вход. ного синфазного напряжения. В некоторых современных операционных усилителях во входной и выходнои диапазоны входит и напряжение отрицательвога псточншса (т.
е потенциал земош цри работе с олким источником питания). Для таккх ОУ возможность работы с одним источником особенно заманчива благодаря простозе Олнако имейте в виду. что наиболее распространено использование расщепленных симметричных встачников питания. 4.21.
Смешение тсилителек веременного тока, использующих олив источник питания. Для операционных усн:ште чей общего назначения типа 411 размах напряженая на входах н на выходе обычно меньше диапазона напряжения питания (па абсолютной величине) на 1,5 В. Если вывод соелвнить ке с источнисам напряже. ния.
а с землеи. то ни ка вхоле, ни на выходе напряжение цс буд«1 равно Хютенпиалу зеьсзи. Если же создать опорнос напряжение (равное. например„0,5 Г, ), та с его помощью можно смесоить ОУ. и он будет работать так, как требует '., (рис. 4.53). Эта схема представляет собвйх усвлитель звуковых частот с усилениеМ;-:., 40 дБ. Опорное напряжение (х'„, = 0,5 6'; (сх обеспечивает полный размах выхолквпг: напряжения, равный приблизительна: 17 В от пика до пика (окало 6 В эфф.) б«З~! среза вершин сигнала.
Конденсаторы.в«-':; входе и выходе блокирую.г уровень напра',, жения постоянного така, равный У„, 4.22. Он«равно ввые усилители с оввай, источником питания. Существуез такай.;:, класс операционных усилителей. ко.соркй". допускает работу с одним источником:;: положительного напряжения питания.
' Это связано с тем, что входные напряж«' ння могут изменяться вплоть да пр«.1«лх":; но1'а атриласельнога значения (с«бьсчвс:.; привязагпюга к по'1 екциалу земли), )) '-' ",',„ этом классе в свою очередь мажн выз«':-:, лить два .лша в зависимости сл возмог- ',.';, ~'„' настей выходного каскада: в усилит«.1ЯХ'.*",:.~« первого типа размах выходного напряж«1.'::.'г'-;, ния ограничен снизу значением О, в уев 'йхуо лителях вгаРога 1ила -с)«гхсн Зказ«кваки:х~';:.,111 напряжения питакнк !. Операционный усилитель тапа 1.М324, .".:;, шесыре ОУ в аднан )!С) 1 М355 (два О) )4-"''«.
ь лкой Ис'к 1.ТЕ013 *, Т!Х220. Д., я ' вх схем нижний предел диапазона входя го': „~2. сигнала на 0.3 В ниже. чем )лак .вьххошхаго напряжения огзу значением напряжения () дах, так н на выходе предель напряжения на 1.5 В меньше, 'ение П .. Если требуется. что диапазон был ограничен зна.*~:, то лучше использовать ОУ В(й(307, ОР-41 илк 355; пример вния такого чипа ОУ приведен '' «24, посвященном обсуждению в ПОсгаянкОГО тОка Для ХОРО ;ЫЗ4ДХХНЯТЬ НЕКатаРЫЕ таНКОСтк я.таких ОУ, полезно обратиться пиальной схеме (рнс. 4.54).
Она яег собой дифференциальный в качсссве активной нагрузкк ,,, каскада использована токовое ,дйиыхолкои к«сказ является двух:и обеспечивает ограничение вы:тока Запомните следугапшс ос ккоментьс !напряжение (, . будем землей) ';использование ва входе р л-рпривадит в таму. что размах я ограничен снизу значением. хна 0,3 В ниже потенциала земли енин этого предела ка любом в состояние выхода становится взуемым (например, напряжение де може.с стать отрицательным) Выход. транзистор Т з работает при низком выходном напряжении к мажет принять большов втекаюший ток.однако он способен удержать выходное напряжение только на уровне падения напряжения на диоде относительно зелши Более низкие напряхсения обеспечивает приемник 1ока на 50 мкА зто означает, чта прк низких уровнях выхода (близких к 0 В) нельзя использовать нагрузку.
через которую в схему пойлет гак. больший 50 мкА. в противном случае напряжение ка выходе ке сможет приблизиться к погекцкалу земгш более чем ка величину падения напряжения на диоде. Даже прн использовании ЫХОРОШЕй» КасРУЗКИ (НаПРИМЕР. В ВИЛ« разомкнутой цепи) приемник гока ке мажет приблизить выходное напряженке к потенциалу земли ба:Хее чем на величину напряжения насыщения (01 В) Ес:1и кала. ш.абы выходное капаяжекие бызсо в точности равнО ООтекпкалу зем:1к.
го нагру1- ка лолжка отбирать небалыпой так, этсо мажет быть. кагсример. заземлепкый резистор В послесшее время к семейству операцнакаьхх усилителей с одним ксючником питания са входами ка сракзнсзорах р .л-р-гисш добавились следующие схемы: прецизионные ОУ типа ЕХР1006 к ЕТ10!4 (в олпом корпусе олин к четыре ОУ. соосветственнод микромоцсные ОУ 242 Глава 4 о гыо саво мвс »о~з 1'э»часы ол~ 5 до. б 7 уди*дэ »уо»»ю- дисд т~ схьи 'с' 58дн ч-5 млд дямс»оси ' » ! и» »11»У с одним исюч- типа ОР-20 и ОР-90 (в обоих случаях в одном корпусе один ОУ), н ).Р324 (в одном корпусе четыре ОУ) Примеры схем с этими операционными усилителями будут приведены после того. как мы рассмотрим еше один тип ОУ, работающий с одним источником питания.
2. Операционный усилитель типа 1.М10 (на биполярных транзисторах) или СА5130»5160 (на полевых МОП-транзисторах). В выходных каскадах этих ОУ используют комплементарные полевые транзисторы. Когда они полностью открыты, то их сопротивление, вю»юченное между выходом и источником питания ((7, илн (7 ), мало. Следовательно, размах выходного напряжения ограничен значениями напряжения источников питания.
Кроме того, напряжение на входах может становиться ниже напряжения (7 на 0„5 В. В отличие от ОУ типа ).М10, для ОУ типа СА5130 и 5160 полный диапазон питающего напряжения может сос» авлять не более 16 В, а диапазон. входного синфазного напряжения ограничен значениями + 8 В.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
