Гусев - Электроника (944138), страница 82
Текст из файла (страница 82)
К тому же вследствие наличия гальванических связей весь спектр низкочастотных шумов входных транзисторов равномерно усиливается и беспрепятственно проходит на выход. Эти шумы, имеющие характер инфранизкочасзотных случайных колебаний выходного сигнала, иногда оказываются более опасными, чем температурный дрейф. Для уменыпения дрейфа, смещения нуля и инфранизкочастотных шумов усилителей с непосредственными связями применяют периодическую коррекцию. Сугцность ее поясним на примере усилителя, показанного на рнс. 6.5. В усилитель дополнительно введены два ключа Я! и о2 и конденсатор С', «запоминающий» значение напряжения смещения нуля (уе„. Усилитель поочередно работает в одном нз двух режимов: в рабочем н в режиме запоминания компенсирующего напряжения.
В режиме запоминания ключи находятся в положении 2. Прн этом (I, =(!.„, и напряжение на конденсаторе С (('ем (' *2) К ('вх2' (6.! 6) Выходное напряжение (6.19) У,„„=К У, + — '" Из (6.19) видно, что в результате периодической коррекции смещение нуля уменыпается в !+Краз. Для получения хороших результатов постоянную времени разрядки конденсатора С приходится выбирать болыпой, так чтобы во время рабочего режима компенсирующее напряжение существенно не изменилось.
При этом входной ток усилителя, разряжающий конленсатор С, должен быть малым. Эти ограничения исчезают при использовании вместо конденсатора С микросхем выборки — хранения. Их применение позволяет увеличить частоту коммутации ключей и уменьшить время, затрачиваемое на запоминание. Это приводит к существенному расширению в область высоких частот полосы пропускания усилителя. Коррекция, осуществляемая с учетом отклонения оператора преобразования (коэффициента усиления) от номинального значения, основана на том, что с помошью высокостабильных и точных пассивных компонентов можно создать так называемые обратные преобразователи (ОП).
Функция его передачи И~м(рв) = 1( И'(уез), где И'(1ез) — требуемая функция преобразования корректируемого устройства. Если такой прецизионный ОП подключить к выходу усилителя и сравнить его выходной си~пал с напряжением (током) на входе усилителя, то выделится разностный сигнал ошибки преобразования. Вводя его непосредственно во входную цепь усилителя или после усиления приблизительно в И'(уаз) раз в выходную цепь можно существенно уменьшить погрешность устройства. Выделим две основные группы структур, с помощью которых осуществляется коррекция. В леркой вводится дополнительная обратная связь по сигналу погрешности преобразования. Во второй выделяется сигнал погрешности, который суммируется с основным усилением сигналом так, что усилитель не охвачен дополнительной обратной связью. Идея работы структур первого типа поясняется рис. 6.6, а.
В нем на выходе усилителя 1, коэффициент усиления которого К,=К+ЛХ, включен обратный преобразователь ОП. Коэффициент передачи его И;, = 1/К. Выходной сигнал ОП вычитается из входного сипыла в сравнивающем устройстве 3. Полученная разность усиливается усилителем 2 и суммируется с входным сигналом в сумматоре 4. Для данного усилителя можно записать ряд очевидных уравнений (6.20) 399 Я5 Яб ()) у у а) гг ьа ык Рис. 6.6. Структурная схема усилителя с уменьшенной иогрешностью (а); лринцнннальная схема уцт (6); схема замены нысокоомного резистора Н, (е); увеличение коэффициента усиления корректируюшего усилителя за счет увеличения числа каналов (г) (6.21) Подставив (6.21) в (6.20), после преобразований получим К1 Кз ), хэ Н|хг/ Член КЛКДК+ К, К ) характеризует погрешность преобразования.
Она будет тем меньше, чем больше коэффициент усиления К,. При небольших погрешностях, когда можно считать, что К, К, (6.22) примет вид (6.23) К„- К+ 14 Кз' При К вЂ” сс погрешность отсутствует и Кн = К. Пример практической реализации данного способа коррекции приведен на рис. 6.6, б. С ее помощью уменьшены погрешности ОУ ЮЛт', возникающие при усилении медленно меняющихся сигналов.
Роль ОП выполняет резистор уса, ОУ РА2 служит 400 и усилителем 2, и сравниваюптим устройством 3 (рис. 6.6, и). Если ОУ .РА1 усиливает сигнал в К раз и смещение нуля отсутствует, то токи резисторов Аз и Яа, выбранных из условия На=К)хз, равны между собои: *г) 3 1 аы г)'4' (6.24) Так как каждый из этих токов вызывает появление на выходе ОУ РА2 напряжения противоположной полярности, то результирующий сигнал равен нулю. Соответственно равно нулю напряжение на неинвертирующем входе ОУ РА1 и какое- либо влияние цепи коррекции отсутствуе~.
Если коэффипнент усиления ОУ РА! отличается от требуемого значения или появляется дрейф нуля, равенство (6.24) нарушается. На выходе ОУ РА2 появляется сигнал, уменьшающий погрешность коэффициента усиления в соответствии с (6.22). Так как в данном усилителе преследуется цель свести к малым значениям погрешность усиления постоянных напряжений, то использован бездрейфовый ОУ РА2, например типа МДМ, а в цепь его ОС включен конденсатор С. Этот конденсатор предотвращает самовозбуждение усилителей при большом коэффициенте усиления К . Но в то же время он резко снижает полосу частот, в которой осуществляется коррекция.
Прн наличии у ОУ РА1 и РА2 напряжений смещения нуля выходное напряжение, полученное аналогично рассмотренному, равно (1,„„= — К(7.„- -(1зки.„+К,и,„,+К,К,иа„,). (6. 5) Кз Кгкг При К=К, 1/, „= — Кބ— — — (/,„— К вЂ” '"-'- — К(1„.„г (6.26) кла ( я. ~~з ("а4~~а ~' Л )~~а (6. 27) которое получено исходя из условия сохранения неизменного значения входного тока ОУ РА2. В широкополосных усилителях, где усилитель 2 (рис. 6.6.
а) должен иметь большую полосу пропускания, приходится !4 Заказ № !066 40! Из (6.25) видно, что подобная коррекция эффективна только тогда, когда (7а г О. Смещение нуля, вызванное (7,„„уменьшается в 1+Кг раз. Это позволяет при бездрейфовом ОУ 0.42 получать большие усиления у ОУ РА!, не заботясь о стабильности его нулевого сигнала. При этом вместо сопротивления Яа„которое при большом Я получается неоправданно высоким, следует устанавливать цепочку рис.
6.6, гь состоящую из резисторов сравнительно небольших помина:юв. Их значения берутся такими, чтобы выполнялось равенство использовать несколько каналов коррскци(и (рис. 6.6. р). Каждый из них компенсирует погрешности выходного сигнала. Поэтому все ОП У берутся одинаковыми и высоко(очными. Усилитель каждого из каналов усиливает оставшук>ся час(ь сигнала ошибки. Самое малое е(о значение прихо;(игся на долю и-го усилителя.
Результирующий коэффициеьп усиления Кг в первом приближении равен К, - К, Кз ... Кя. Такие многоканальные с(руку уры позволяют использоват ь усилители коррекции с неболыпими коэффициец(ами усиления и с хорошими частогными характеристиками. При этом обеспечиваются неплохие точностные показа гели. приближающиеся к точностным показателям пассивных компонентов й.г и Уг, и облегчаегся обеспечение устойчивости при болыпих коэффициентах усиления. Пример ирак гической реализации такой струк~урной схемы приведен на рис. 6.7, гх В ней роль ОП выполняет резистор Яз, который выбирают исходя из условия К(ЯК =-1('Яя. ОУ ЬА2 выполняет роль усилителя 2 и вычитающего устройства 3.
Коэффициент его усиления определяется резисторами Я„и Я яг и К„г = —. = — —. Сумма гор выполнен на ОУ 73А 3. Для яя я, раССМатрИВаЕМОГ О СЛуЧая Я„= Я, =- Якп Идея работы структур второго типа поясняется рис. 6.7, а. В них, так же как и у структур первого типа, имеется прецизионный обратный преобразователь ОП и вычитающее устройство 3. Совершенно впало(ично осуществляется выделение сигнала погрешности преобразования. Отличие заключается в том, что выделенный сигнал добавляется к вхолному (пунктир) или выходному сипщлу так„ что он не меняет харакгеристики преобразования усилителя В этом случае дополнительная ОС не вводится и не возникает вопросов с обеспечением устойчивости. Однако к стабильности и значениям параме(ров усилителей 2 и 4 прель- являются повышенные требования.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
