Минаев Е.И. - Основы радиоэлектронники (1266569), страница 48
Текст из файла (страница 48)
1 и 1„я, обычно несколько различающиеся. Позтому входной ток характеризуют средним значением ~, = (!1, ! !+!у„в!)4. (10.39) Даже равные входные токи Учю и У,„я могут создать на входных зажимах разность напряжений, если они протекают через неравные сопротивления. Эта разность, будучи усиленной, создает на выходе напряжение в отсутствие сигнала на входе. Для устранения разбалансировки схемы включения симметрируют, как зто показано на рис. 10.24, а для схемы инвертирующего каскада, и на рис, 10.24,б для схемы повторителя.
Разность входных токов. Даже прн симметричной схеме входных зажимов операционного усилителя неодинаковость входных токов в отсутствие сигнала создает на входе разностное напряжение, усиливаемое усилителем. Разностью входных токов называют ток, который нужно подать к одному из входных зажимов, чтобы напряжение на выходе привести к нулю, Разность входных токов обозначают Ы„. Обычно она не превышает нескольких микроампер, а чаще всего — долей микроампера. Входное напряжение смещения.
Вследствие неидеальности усилителя даже при одинаковых сопротивлениях, подключенных к входным цепям, и в отсутствие напряжения на входе на выходе усилителя появляется напряжение, отличное от нуля. Входным напряжением смещения Ус называют напряжение, которое следует подать на входные зажимы усилителя, чтобы привести выходное напряжение к нулю. С помощью цепей балансировки обычно осуществляется подача входного напряжения смещения на один из входных зажимов усилителя. На рис.
10.15 штриховой линией показана схема балансировки усилителя рА741, осуществляемая без поиачи входного напряжения смещения. Температурный дрейф. Параметры операционных усилителей изменяются при изменении температуры окружающей среды. Обычно их задают для нормальной температуры +25'С, а также для максимальной н минимальной температур, допустимых для работы интегральной микросхемы. На каждый из параметров усилителя может быть задан среднетемпературный дрейф. Наиболее важным параметром является температурный дрейф нуля, относимый ко входу схемы Л(/сж, равный изменению напряжения смещения на 1'С (Л(/, обычно измеряется в мкВ/'С).
Как указывалось ранее, обычный транзистор имеет температурное смещение входной характеристики около 2,5 мВ/'С. Благодаря применению дифференциальных каскадов на входе операционных усилителей Ь(/.ж уменьшается до Л(/,и=60 мкБ/'С, а в лучших операционных усилителях до Л(/, =1 мкВгыС. В табл. 10.1 приведены параметры некоторых операционных усилителей. Таблица 10.1 К140УДЬБ К!4ЕУД7 рД741 Параметр +17 +60 9 щ2,5 ~20 8000 60 6,0 ~5 щ10 5,1 ~10 17 000 ~1 де 1 — 5 0,2-0.5 ~ 0,03 — 0,2 50 000 70 !2 — 4,5 12 0,5 400 '1 — 5,7 0,4 10 5,05 П р и и е к а и и е. Ду — разность входных токов; ДЬГ, — приращение раыщстн входных ~оков на 1'с; о, — максимальная скорость иараставия выходвого «апряжеиия при воапействии ва входа иипульса максимального напряжения прямоугольной борин.
10.10. ЧАСТОТНАЯ КОРРЕКЦИЯ ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ Операционный усилвтель, охваченный отрицательной обратной связью, имеет козффициент усиления К' = К/(1 — ~К) = — 1/В. (10ь40) Для области нижних и средних частот (1К 0 и обратная связь отрицательна. При возрастании частот модуль )йК! уменьшается. 77... мВ А/7сщ м«В/ С /лх, мкА А/их, мкА ЛА/их, нА/'С А', не менее д-. н, дн, не менее 77аых В, не менее 0вьж В, не менее о.ы, В/мкс 77гм кОм, не менее 77, кОм, не менее ~4 4-4 0,4 ж 0,05 50 000 70 1 1,5 1 1,5 0,3 400 2 (узтс( Рб Рис. 10.25.
Характеристики Болз (в логарифмнческом масштабе по оси 1) лля усилителя окзаченкого отрицательной обратной связью был не в виде (10.42) (1041) На рис. 10.25 показаны характеристики Бодэ для модуля и до- полнительного фазового сдвига петлевого усиления 6К, При некоторой частоте модуль )6К! =1 (О дБ); усилитель воз- буждается„если дополнительный фазовый сдвиг Л~р прн этом ра- вен или больше 180'. Если дополнительный фазовый сдвиг не достигает 180', то имеется запас устойчивости по фазе.
Обычно считают желательным, чтобы запас устойчивости по фазе менее 45'. Усиление петли обратной связи 8К можно представить К Усиленае при разомкнутой связи !УР Усиление при замкнутой связи Логарифмируя, получаем очевидное равенство 201д(рК) =20 1д К вЂ” 2018(1/6) =К вЂ” К', где К и К' — в децибелах. Это равенство иллюстрирует рис. 10.26, на котором верхняя кривая является идеализированной амплитудно-частотной харак- теристикой усилителя, имеющего три полюса, обозначенных циф- рами 1, 2 и 8.
Нижняя кривая представляет идеализированную фазочастотную характеристику. Фазовый сдвиг для частоты доми- нирующего полюса ур, равен -45'. У идеализированной фазоча- стотиой характеристики пря логарифмическом масштабе частоты фазовый сдвиг изменяется линейно влево и вправо на одну декаду от каждого полюса, а затем остается постоянным, достигая нуля слева и 90' справа. Для наглядности частоты полюсов достаточно разнесены. Если частоты полюсов сблизить, то сумлтарная крутиз- на фазочастотной характеристики увеличится. Пересечение горизонтальной линии, проведенной на верхнем рисунке, на уровне )1ф ! и амплитудно-частотной характеристики дает точку А, для которой усиление петли обратной связи (БК( = =1 '(О дБ). Из рис.
10.26 видно, что точке А соответствует фа- зоный сдвиг, больший 180', поэтому усилитель возбуждается, Рис. !0.20. Характеристики Нодз дли усилителя, ие имеющего запаса устой- чивости а а ге 5 Ф5 №5 ем Рис. !0.27. Эквивалентны схема уси- лительвого каскада с корректирую- щей ГтС-цепью см пр ВЬ ко Если горизонтальную линию )1ф) провести выше, то точка А естится влево и фазовый сдвиг можно сделать меньше 180', что иведет к устойчивости усилителя. Отсюда можно сделать вывод, что устойчивость усилителя по!шается, когда !з уменьшается и усиление усилителя с обратной явью увеличивается. Следовательно, наиболее опасный случай, гда 8= ! 1О дБ) и горизонтальная линия )1/8) проходит на уровне оси абсцисс.
Если понизить частоту доминирующего полюса ую, сделав ее равной ! ~ (см. рис. 10.26), то амплитудно-частотная характеристика, показанная на рис. 10.26 наклонной штриховой линией, пройдет ниже и пересечет горизонтальную линию, проведенную на уровне ~1!Р) в точке А', которая расположена левее точки А пересечения прежней характеристики. Нетрудно заметить, что точка А' соответствует фазовому сдвигу меньше 180', откуда следует устойчивость усилителя. Коррекция подключением )тС-цепи. Одним из методов повышения устойчивости операционных усилителей, наиболее широко применяемым, является подключение последовательно соединенных резистора Д и конденсатора С.
Такая цепь или подключается между коллекторами транзисторов одного из дифференциальных каскадов или шунтирует выход одного из каскадов на землю. Например, для усилителя К140УД! применяют корректирующую цепь, состоящую из Я= 39 Ом и С=1600 пФ, которая подключается между выводами 12 и 1 (см. рис. 10.!4). На рис. 10.27 приведена эквивалентная схема усилительного каскада с корректирующей цепью. Так как ѻфи )т' малб, исключим для простоты анализа из схемы емкость С„. В этом случае получается обычная пропорционально-интегрирующая цепь, состоящая нз Я, С и )т.
24! 1а заказ № Паа Рис. !0.2З. Структурная схема двух каскадов усидеиия с корректирующей емкостью . Коэффициент передачи такой цепи в операторной форме К(з) =Ко(1+зСК)/[1+зСЯ+К„) !. Данное выражение имеет нуль з1= — 1~СР, что соответству- -;:Ф; ет частоте ич !", = 1!2пС)с, (10.44) ф и полюс р, = — 1/С()с+!7„), соответствующий частоте !" ~=172тсС(!7+!с„). Для частотной коррекции параметры корректирующей цепи выбирают такими, чтобы частота нуля совпала с частотой доми- ' нирующего полюса: (10.46)' .4'' 4 Ь=Ь В этом случае на амплитудно-частотной характеристике скорректированного усилителя доминирующий полюс 1 исчезает и появляется новый полюс К на более низкой частоте 7 ю Частоты остальных полюсов остаются на прежних местах, что в общем соответствует характеристике, показанной иа рис..
6 р 10.26 шт иховой линией. и Коррекция подключением конденсатора коллектор — база. Другим широко применяемым методом частотной коррекции является подключение корректирующего конденсатора между коллектором и базой одного из каскадов операционного усилителя. Обычно выбирают каскад с наинизшей полосой пропускания. Например, в Г операционном усилителе РА741 осуществлена внутренняя коррекция через корректирующий конденсатор С, находящийся внутри микросхемы (см. рис.
10.15). На ис. 10.28 показана структурная схема части операционного усилителя, состоящая из двух каскадов. Между входом и выходом второго каскада подключена емкость С. Предполагаем, что первый каскад имеет передаточную характеристику К (з)=Кю((1+к)7 1С ~), (10.47) чго соответствует характеристике обычной интегрирующей цепи Включение корректирующего конденсатора С увеличит емкость интегрирующей цепи, сделав ее раве ной С„=С 1+ (1 — Кг)С. Полагая !Кг()) 1, считаем С,м (1 — Кг) С. Подставляя это в (10.47), л, лг имеем для передаточной функции первого усилителя с учетом влияния корректирующей емкости следующее выражение: К~ (з) = Кго711+ Ии1С(1 — Кг)],(10 48) Если передаточная функция второго усилителя также описывается передаточной функцией интегрирующей цепи Кз (3) ( К20)! (1 з(Р2) (! 0.49) то, подставляя это в предыдущее выражение, имеем К, (з) Ки (( — х(Р~) (10.50) 1 — (((Р +Р с((-ьг(~,1) — ч1 б'(Р Очевидно, что при перемножении коэффициентов усиления первого и второго каскадов нуль в передаточной функции первого каскада скомпенсирует полюс в передаточной функции второго каскада.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
