Гусев - Электроника (944138), страница 75
Текст из файла (страница 75)
Ток управляющего входа может задаваться или с помощью резистора (А1 на рис. 5.7), или с помощью дополнительного внешнего источника тока, причем изменение 1„„„, а также входного сопротивления„потребляемой мощности, быстродействия ОУ практически не отражается на значении его коэффициента усиления по напряжению. Значения 1,„, обычно берут в пределах единиц — сотен мкА. Данный усилитель также имеет внутреннюю коррекцию, выполненную с помогцью конденсатора С„, и имеет выводы 2, б для введения внешней коррекции.
Промышленностью выпускаются программируемые ОУ типа !40УД ! 2, ! 407УД! — ! 407УД4. Из приведенных схем видно. как используются рассмотренные в гл. 4 усилительные каскады для построения сложных многокаскадных устройств, причем характерной особепностыо большинства типов ОУ является то, что на их выходе 352 установлен усилитель мощности, выполненный на эмиттерных повторителях. Это обеспечивает получение низкого выходного сопротивления, которое у маломощных ОУ оцениваечся в 100 500 Ом, Применение транзисторов с разной злектропроводностью позволило обеспечи~ь нормальную работу различных типов ОУ при изменении напряжений питания от 3!7, 2) до 15 В, например ОУ 1407УД! — -1407УДЗ. У отдельных ОУ в состав схемы введены компоненты, обеспечивающие загциту от короткого замыкания на выходе. В табл. 5.3 показаны схемы включения наиболее распространенных ОУ с указанием значений рекомендуемых навесных компонентов.
В зависимости от целевого назначения ОУ подразделяют на: ОУ общего применения, предназначенные для использования в аппаратуре, где к параметрам усилителей не предъявляют жестких требований и допустимы погрешности в доли процента; б) преиизиоппые, имеющие малые дрейфы и шумы, а также высокий коэффициент усиления; в) быстродействующие, которые имеют большую скорость изменения выходного напряжения до 200 500 В,~мкс и используются для построения импульсных и широкополосных устройств.
Иногда в отдельную группу выделяют микромощпые ОУ, потребляющие от источника питания малые чоки (менее 1 мА), которые удобно использовать в батарейной аппаратуре. 4 5.4. ПАРАМЕТРЫ И ХАРАКТЕРИСТИКИ ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ Параметры и характеристики ОУ можно условно подразделить на входные, выходные и характеристики передачи. К входным параметрам относят: напряжение смещения нуля; входные токи; разность входных токов; входные сопротивления; коэффициент ослабления синфазных входных напряжений; диапазон синфазных входных напряжений; температурный дрейф напряжения смещения нуля; температурные дрейфы входных токов и их разности; напряжение !ток) шумов, приведенное к входу; коэффициент влияния нестабильности источника питания на напряжение смещения. Напрчпсепие смещения нуля 1/,„- .зто потенпиал на выходе усилителя при нулевом входном сигнале, который поделен на коэффициент усиления усилителя.
Данный параметр показывает, какой источник напряжения необходимо подключить к входу ОУ для того, чтобы на выходе получить 17,„„= О. Если ОУ включить со 100".г0-ной обратной связью 7 = 1, а выход и инверсный вход соединить накоротко, то коэффициент усиления е> о в соответствии с (4.27) будет равен единице, а выходное напряжение равно (l,„(рис. 5.8,а).
Значение 17„, 1 мВ . десятки мВ. Зная Ь',, легко определить постоянное напряжение на выходе ОУ, имен>щего при 353 ык 5п а) Ерк ерк Рие. 5 8. Схемы лля определения пнрпмегрон ОУ: р онепивии нры. 4 вво ыи» панов; пифф«ренпив.сваг нкап аго еапро ив ени, еинфмвм в оп апр .м вьь раиной схеме включения коэффициент усиления Ки. Напряжение Г,„„= К„С„,. Входные ираки обусловлены необходимостью обеспечить нормальный режим работы входного дифференциального каскада на биполярных транзисторах. В случае использования полевых транзисторов это токи всевозможных утечек. Если к обоим входам ОУ подключены источники сигналов с разными внутренними сопротивлениями, то токи смещения даже в идеальном входном каскаде создают разные падения напряжения на этих внутренних сопротивлениях.
Между входами ОУ появится дифференциальный сигнал, изменяющий выходное напряжение. С целью его уменьшения сопротивления, подключаемые к обоим входам, следует брать по возможности одинаковыми. Измерение входных токов осуществляется по схеме, показанной на рис. 5.8,6, Идея, положенная в основу схемы измерения, сводится к тому, что при постоянном входном токе 1,„, или 1,„, изменение сопротивления, подключенного к соответст.- вующему входу, приводит к изменению и входного напряжения 11,„„которое можно измерить и по его значению рассчитать входной ток. При замкнутых ключах В1 и 52 выходное напряжение равно напряжению смещения нуля С/,„, а коэффициент усиления по напряжению единице.
При размыкании ключа В1 коэффициент усиления по напряжению ос гает.ся равным единице (сохраняется 100%-ная ОС)„а входное напряжение У„„, за счет падения напряжения на сопротивлении 354 изменится на Л11,„, =1„„, Л. Выходное напряжение достигает значения Г„„,. А так как коэффициент усиления по напряжению равен единице, то справедливо равенство Л 11.„, = 11„,„„, — 11,„= 1„, В.
Отсюда ток первого входа определится из выражения 1,„, =(и.„„, — 11,„),'Л. (5.16) Входной ток второ~о входа определяют аналогично при разомкнутом 52 и замкнутом 51: = (11„,„, — 11,„)1В. (5.17) Разность входных токов Л1,„= 1,„, — 1,„, =(С~„„,„, — 11„„„г), Я может иметь любой знак. Входные сопротивления в зависимости от характера подаваемого сигнала подразделяют на дифференциальное (для дифференциального сигнала) и синфазное (сопротивление общего вида).
Входное сопротивление для дифференциального сигнала это полное входное сопротивление со стороны любого входа, в то время как другой вход соединен с общим выводом. Значения его лежат в интервале нескольких десятков кОм— сотен МОм. Входное сопротивление для синфазного сигнала характеризует изменения среднего входного тока при приложении к входам синфазного напряжения. Оно на несколько порядков выше сопротивления для дифференциального сигнала. Схема для измерения дифференциального входного сопротивления показана на рис.
5.8,г. Сопротивление резистора В, берется неболыпим (порядка нескольких десятков сотен Ом), так чтобы выполнялись неравенства Л, сс Я,„; Л, «В,; В,«Я,. Малое значение сопротивления В, позволяет считать точку а заземленной по переменному току. В то же время наличие этого сопротивления обеспечивает подачу на неинвертирующий вход постоянного напряжения от делителя напряжения на сопротивлении В,„которое компенсирует напряжение смещения нуля. Это особенно необходимо для высокочувствительных ОУ, в которых напряжение смещения нуля, усиливаясь в К„раз, может вывести каскады ОУ на нелинейный участок характеристики. Поэтому перед началом измерений при Е„„=О с помощью резистора Я необходимо выставить нулевое выходное напряжение.
При подаче входного напряжения и замкнутых ключах 51, 52 на выходе ОУ появится напряжение (5. 18) Г,„„, =КЕ„„. После размыкания ключей 51, 52 последовательно с входным сопротивлением для дифференциального сигнала 355 оказывается включенным сопротивление 2Л„что вызовет изменение входного и выходного напряжений: (7,„, = е.„л,„1(л,„+ 2л,); 11вых 2 = КХ1вх2 = вхЛвх1( вх+ 1)' ( ' ) Разделив (5.18) на (5.19), т.
е. 17„„„, ~0ы„„=(Л,х+ 2Л, )1Л,„, (5.20) получим Лвх 2Л1 ~ «ых21(~ вых1 ~ вых2) (5. 21) Выходное напряжение Е,х при данной схеме измерений березся низкочастотным порядка нескольких — десятков Гц. Входное сопротивление для синфазного сигнала может быть определено с помощью схемы„приведенной на рис. 5.8,ы. В ней обеспечивается единичный коэффициент усиления и синфазное напряжение на обоих входах. При замкнутом ключе И выходное напряжение С,„„1 = КЕ,х Е,х. (5.22) После размыкания ключа Ы входное и выходное напряжения усилителя уменьшаются: 2 = Е хл ф11(л» ф+ л1)' и,„„, = ки„, = е„л,„,ф~(л,„.ф+ л,). (5,23) Разделив (5.22) на (5.23), т. е. ('вых11('вых2 (Лвхвф+Л1)1Лвхвфх (5.24) получим входное сопротивление для синфазного сигнала Л,х., = Л, (7„.„,7((7,„„, - (7,„„,).
(5.25) СледУет обРатить внимание на сильное Уменьшение Л.х, при увеличении частоты входного сигнала. Коэффициент ослаблении синфаэнога сигнала оцредечяется как отношение напряжения синфазного сигнала, поданного на оба входа, к дифференциальному входному напряжению, которое обеспечивает на выходе тот же сигнал, что и в случае синфазного напряжения: К.„ф —— (5.26) С учетом (5.26) напряжение на выходе ОУ, появляющееся при одновременной подаче дифференциального и синфазного входных сигналов, равно (7, „=К„(сх,„,„ф+ 11.„, /К„, ).
(5.27) Диапазон синфазных входных напряжений характеризует зону, в пределах которой возможны изменения синфазного входно- 356 Оя К„= 10!оя -- — '*, 4 КТЯ, (5.29) определяемый как выраженное в децибелах отноцгение приведенной к входу мощности шума усилителя, работакццего от источника с внутренним сопротивлением Я,, к мощности шума активного сопротивления А„, Коэффициент влияния ггестабгилыгоспги источника питания на напряжение смещения характеризует приведенные ко входу 357 го напряжения без нарушения яг работоспособности ОУ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
