promel (967628), страница 37
Текст из файла (страница 37)
Т зистор Т, входит в контур положительной обратной связи, поз ляющей обеспечить высокий коэффициент усиления третьего каск ' Совместное действие транзисторов Т, и Т, направлено либо на у личеиие, либо на уменьшенне (в зависимости от сигнала на вх транзистора Т,) входного напряжения эмиттерного повтори т. е. потенциала базы транзистора Т, относительно шины — Е„,. зышение напряжения на базе транзистора Т, обусловливается уме шепнем сопротивления постоянному току транзистора Т„а так увеличением сопротивления транзистора Т„ и наоборот. Рассмотрим характер изменения выходного напряжения ОУ изменении сигнала на базе транзистора Т,.
При входных напряжениях ОУ (1»».» — — (1,»» =О напряжен на коллекторе транзистора Т„таково, что близкие по величине тенциалы базы и эмиттера транзистора Т, относительно шины— равны + Е„и напряжение на выходе ОУ (1,„, =О. Если под действием входных сигналов (показанных на рис. 2 в виде полуволн) напряжение на коллекторе транзистора Т, уз чится (положительная полуволна), то увеличатся также токи 1, транзистора Тг Это приводит к увеличению токов 1„, 1, транзисто Т,.
Напряжепйе на резисторе И „повышается, что уменьшает иап жение (1з, и токи 1ы 1„транзистора Т,. Ввиду возрастания тока транзистора Т, и уменьшения тока 1„транзистора Т, потенци базы и эмиттера транзистора Т, относительно шины — Е„, становят больше + Е,. На выходе усилителя аоздаетвя напряжение полож тельной полярности (1, „) 0 (на рис. 2АО показана без скобо При снижении напряжения на коллекторе транзистора Т, то транзисторов Т„Т, уменьшаются, а токи транзистора Т, увелич ваются. Это привод ~т к уменьшени:а потеипиалоз базы и эмитте транзистора Т, относительно шины — Е, иа выходе усилителя бу действовать напряжение отрицательной полярности (1, „«- 0 рис.
2АО показана в скобках). Очевидно, максимальное выходное напряжение (1,„отр нательной полярности будет близко к -Е„, = -Е„а максимальн напряжение положительной полярности (1'„„„— к + Е, = + Реакцию усилителя иа воздействие входных сигналов легко пр следить, рассмотрев прохождение усиливаемого сигнала по зсе тракту усиления (как покавано на рис. 2АО, например, при пода, положительной полуволны напряжения на неинзертирующий вх при заземленном ннвертируюшем входе). Операционные усилители характеризуются у о и л и т е л ь н ми, входными, выходными, энергетическим дрейфовыми, частотными и акороатными и р а и е т р а м и. Рассмотрим наиболее сущеатвенные из них.
Важнейшими характеристиками ОУ являются его а м и л и т у ные (передаточные) характеристики (рис. 24() Их представляют в виде двух кривых, относящихся соответстзени » -Вена,В) Рнс. 2.41 Передаточные харак теристнке ОУ гзз инвертирующему и неннвертирующему входам. Характеристики х" сннм „ают при подаче сигнала на один из входов при нулевом сигнале за д Ругом. Каждая из кривых состоит нз горизонтальных и наклонзог ого участков.
1'оризонтальные участки кривых соответствуют режиму полностью отк Рытого (насыщенного) либо закрытого транзистора выходного „сиада (эмиттейного повтойителя). Прв изменении напряжения входного сигнала на стих участках вы- — — — — -+я ходное напряжение усилителя остает- без изменения и определяется опьа згав Вевьзертися ,оь»а»язй ВанряЖЕНИяМИ 0выа ма»» 0нкх»па».
ог»»»»»а» Вяьз указанные значения максимальных ныходных напряжении близки к на- Ве»'"В оа»,»»В пряжению Е„источников питания. В;„,„„: Наклонному (линейному) участку кривых соответствует пропорпиональная зависимость выходного напряжения от входного. Угол наклона участка определяется к о э ф ф и ° и я е и т о м у с и л е н и я Кооз = = Л0,„,„/Л0еа оперзняонного усилителя. Значение Кооз зависит от типа ОУ и может составлять ог нескольких сотен до сотен тысяч и более. Больи»йв значения Кооз позволяют при охвате таких усилителей глубокой отрицатсльной обратной связь»о получать схемы со свойствами, которые зависят только от парпметров цепи отрицательной обрастай связи.
Кривые, приведенные иа рис. 2.41, проходят через нуль. Состояние, когда 0„,„=0 при 0,„=0, называется б а л а не о м ОУ. Однако для реальных ОУ условие баланса обычно не выполняется (наблюдается р а з б а л а н с). При 0„= 0 выходное напряжение ОУ может быть больн»е или меньше йУлп (0,„„= +»а0,ы„ кли 0„,„= — Л0, ). На рис 2.42 пунктирными линиями показан зозможныйй вид передаточной характеристики реальных ОУ при входном сигнале, подаваемом на неинвертирующнй вход. Напряжение 0,„„пРИ котоРом 0„ых =О, называетсЯ в х од н ы м н а"ряжением смещени я нуля. Оно определяет значение "апряжения, которое необходимо подать на вход ОУ для создания баланса.
Напряжения 0„„ь и А0аых связаны соотношением 0,„, = й0 .|х»Кооз. Основной™причиной разбаланса ОУ является существующий разброс параметров элементов дифференциального усилит~~~ного каскада (в частности, трзнзнсторов), Зависимость от темпеРатУРы параметров ОУ вызывает температурный дрейф входного "апряжения смещения и температурный дрейф выходного напРЯжения вхо оходное сопротивление, входные токи смещения, разность н дрейф пиз, кодных токов смещения, а также максимальное входное дифферен- 'изкьное напряжение характеризуют основные параметры входных цепей операционных усилителей, которые, в свою очередь, завис от схемы используемого дифференциального входного каскада.
личие входных токов смещения обусловливается печным значением входного сопротивления дифференциального к када, а их разность — существующим разбросом параметров тр' зисторов (различием начальных входных токов смещения). чальные входные токи смещения ОУ дифференциальным каскадом на бипол ных транзисторах определяются ток баз транзисторов при заземленных вход' (базовыми токами транзисторов в режи покоя), а при наличии каскадов на по ' вых транзисторах — токами утечек за р ов. Рис.
2.42. Передаточные характеристики ОУ при наличии разбаланса Рнс. 2.43. Введение дополнительных резасторов во входные цепи ОУ ала исключении разбалапсз, создаваемого входными токами Необходимость учета входных токов возникает при построен схем на ОУ, когда в цепь одного или обоих его входов включаю резисторы (рис. 2.43). При неодинаковых величинах сопротивленн резисторов или входных токов падения напряжения на резистор )4, и Яз будут неодинаковыми, что создает между входами дифф ренциальное напряжение и соответственно вызывает появление выходе некоторого напряжения (разбаланса). Ввиду наличия аходн, напряжения смещения и входных токов смещения схемы на ОУ пр ходится дополнять ллем интами, предназначенными для начальной балансировки.
Балансировка осуществляется путем подачи на од из входов ОУ некоторого дополнительного напряжения и введепн резисторов в его входные цепи. Максимальным дифференциальным вхо н ы м н а п р я ж е н и е м лимитируется напряжение, подаваем между входами ОУ в схеме, для исключения повреждения транзи торов дифференпиального каскада. Для защиты между входами О включают встречно-параллельно два диода или' стабилитрона. Наличие синфазного напряжения на входах ОУ вызывает поя ление выходной синфазной ошибки усилени Так же как и для дифференциального каскада (см. 2 2.7), влипнй синфазного входного напряжения оценивают к о э ф ф и ц и е н т о ослабления синфазного сигнала (КОСС). 154 Выходными параметрами ОУ являются в ы х о д н о е с о и р о пиление, а также максимальное выходное на р я ж е н н е и т о к.
ОУ должен обладать малым выходным совр я яроти „тивлением для обеспечения высоких значений напряжения на ыходе при малых сопротивлениях нагрузки. Малое выходное совыхо прот отивление (десятки и сотни ом) достигается применением на выходе Оу эмнттерного повторителя. Максимальное выходное напряжение хаак )Т рах р и) ~рЫ 6, ! дрие„м г)т то лм д урр 42Р а40 и горна р Рис.
2.45. Реакция ОУ на воздействие скачка иапряжевия на входе Рис. 2.44. Амплитудно-частотная (а) и фаза-частотная (о) характеристики ОУ (положительное и отрицательное), как указывалось, близко к напряжению питания Е„= Еи, .= Еи„которое может составлять 3 — 15 В.
Максимальный выходнои ток ограничивается допустимым коллекторным током выходного каскада ОУ. Энергвтические параметрыОУоцениаа|от максимальными потребляемым и т о к а м и от обоих источников питания н соответственно с у ммарной потребляемой мощностью. Усиление гармонических сигналов характеризуется частотными параметрами ОУ, а усиление импульсных сигналов — его скоростными или динамическими параметрами. Частотные параметры определяют по амплитудно- частотной характеристике ОУ (рис. 2.44, а), которая имеет спадаюпппй характер в области высокой частоты, начиная от ч а с т о т ы с Р е з а )',р. ПРичнной этого ЯвлЯетсЯ частотнаЯ зависимость паРаметров транзисторов н паразитных емкостей схемы ОУ.
Частота т" о яр~4 которой коэффициент усиления ОУ равен единице, называется частотой единичного усиления. По граннчн о й ч а с т о т е )",„, которой соответствует снижение коэффициента усиления ОУ в )у2 раз, оценивают п о л о с у п р о н у с к ан и я частот усилителя, составляющую для современных ОУ десятки мегагер ц. При усилении сигналов ОУ обычно охватывается отрицательной Рис. 2.46.
Схема ииверхи рующего усилителя !66 обратной связью по инвертирующему входу. Ввиду создаваем, усилителем в области высоких частот фазового сдвига выходи сигнала относительно входного фазо-частотная характеристика по иивертирующему входу приобретает дополнительный (сверх 1 фазовый сдвиг (рис.
2 44, б). Для некоторой высокой частоты пол фазовый сдвиг становится равным 360', что соответствует поло тельной обратной связи по инвертирующему входу на этой часто, Это приводит к самовозбуждению схемы. Для устранения самоа буждения в ОУ вводят внешние корректирующие ЯС-цепи, поз' ляющие несколько изменить ход амплитудно-частотной и фазо-ч тотной характеристик. Параметры /1С-цепей и места их подсое пения к микросхеме (для исключения самовозбуждения) указыва заводом-изготовителем. Динамическими пар аметрами ОУ являются ск, рость нарастания выходного напр яженн (скорость отклика) и время установления в х о д н о г о н а п р я ж е н и я.
Они определяются по реакции на воздействие скачка напряжения на входе (рис. 2.45, а, б). С рость нарастания выходного напряжения ио„,м находят по отношен приращения выходного напряжения к времени на участке изменен выходного напряжения от 0,11/„„„до 0,9(/,„„. Время установлен' выходного напряжения 1 „оценивают интервалом времени, в течен которого выходное напряжение изменяется от уровня О,! до уров 0,9 установившегося значения. Ряд схем ОУ допускают введен корректирующих цепей, улучшающих параметры оп,„„и 1 „.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
