Главная Промышленная автоматика.

ходиого напряжения питание необходимо осун1еств.тят1> от pauiHjx по величине разнополярных источников питания.

На рнс. .3-2, а приведена а.мшштудная характеристика ОУ. Поскольку реальный ОУ об.;и1даст конечным коэффициентом усиления, график зависимости

каскад усилена!

2-а каскад усиления

6 Un.n

Схема снаме-

ния уровня


Выход-

Схема.

и вых

ной,

защиты

каскад

выхода.

Ряс. 3-1. Структурная схема (-а) и условное обозна-чснпе (б) операцнонно10 усилителя.

выходного напряжения от в.ходиого не представляет собой вертикальную прямую линию, а и.меет наклон, определяемый коэффициентом усиления ОУ

о so

1S0 270

\!гдБ/сит

цБ/окп

ч \

Рис. 3-2. Амплитудная (я), частотная и фазовая (б) характеристики операционного усилителя.

Амплитудная характеристика не проходит через начало координат, а сдвинута на напряжение, равное входному напряжению смещения Lcm- Напряжение смещение - значение постоянного напряжения на входе ОУ, при котором выходное напряжение равно нулю. Это напряжение вызывает во входной цепи ОУ ток смещения или просто входной ток - ток, втекающий (илн вытекающий) в 30



любой из в.ходмы» пыподов прн выходном напряжении, равном пулю, обычно пыражаетсй как среднее змачсмис двух входных токов:

, /bxiI + /bxsI

Разность входных токов

Д/ех = ех1 -/ех2 или А/в-х = /вх1 -/bxsI-

При напряжении на выходе, приближающемся к уровням источников питания, выходные каскады усилителя входят в насыщение. При достижении полного насыщения выходное напряжение ограничивается на уровне U+бых, и~вшх, который определяется главным образом напряжениями положительного и отрицательного источников питания и схемотехническим решением выходного каскада ОУ.

Коэффициент усиления ОУ является функцией частоты и с увеличением частоты падает. Частотная и фазовая характеристики ОУ складываются из частотных и фазовы.х характеристик отдельных каскадов, работающих при различных токах и нагрузках. Каждый каскад усилителя имеет собственную постоянную времени и может быть представлен в виде /?С-цепочки. Поэтому суммарная частотная характеристика ОУ в общем 1зиде аппроксимируется диаграммой Боде .(рис. 3-2, б). Количество и.зломов частотной и фазовой характеристик ft, f, ь определяется количеством каскадов ОУ. Каждый каскад вносит фазовый сдвиг 90°, поэтому общий фазовый сдвиг зависит от количества каскадов и имеет вид, показанный на рис. 3-2, б. Если учесть, что на выходе ОУ имеется запланированный сдвиг фазы 180°, то на некоторой частоте суммарный сдвиг фаз в усилителе, замкнутом отрицательной обратной связью (ООС), достигает 360°. Если па этой частоте произведение коэффициента усиления разомкнутого усилителя на ослабление элементов ООС равно или превышает единицу, то это вызывает самовозбуждение схемы. Хсилитель, обладающий частотной характеристикой, изображенной на рис. 3-2, б, будет возбуждаться.

Устранение возбуждения ОУ достигается коррекцией частотной характеристики. Для этого вводят отрицательные обратные связи, которые снижают коэффициент усиления ОУ на.:Высоких частотах и приближают частотную характеристику ОУ к звену первого порядка, т. е. получают спад частотной характеристики 6 дБ/октаву (20 дБ/декаду) через точку единичного усиления, а фазовый сдвиг на частоте единичного усиления не должен превышать 180° для неинвер-тирующего входа ОУ (360° для инвертирующего входа ОУ). Частота единичного усиления ~ частота, на которой усиление ОУ с разомкнутой обратной связью равно О дБ. Различают также полосу пропускания на полной мощности - это максимальная частота, при которой на выходе можно получить сигнал с пиковой амплитудой L+Bbix = t/"Bblx.

Динамические свойства ОУ характеризуют также скорость нарастания выходного напряжения Vtj„.jy, время нарастания tn&r> и время установления уст-Скорость нарастания - отношение размаха выходного напряжения, измеряемого от 10 до 90% переднего нли заднего фронта, к времени, необходимому для того, чтобы выходное напряжение пересекло эти уровни; измеряется при воздействии на вход большого сигнала (когда выходное напряжение достигает уровней У"в1,1х, У~сых). Время нарастания - время, измеряемое по изменению переднего фронта сигнала на выходе от 10 до 90% при подаче на вход импульса напряження с малой амплитудой.

Время установления - время, в течение которого вы.ходное напряжение изменяется с первого достижения уровня 10% до последнего достижения уровня 90% установивнгегося значения. Этот параметр характеризует в основном устойчивость ОУ.

Различают два вида входных сопротивлений ОУ; входное сопротивление сигналу, подаваемому между входами, так называемое дифференциальное входное сопротивление и входное сопротив.теиие синфазному сигналу Явх.сф-

Входиое сопротивление Rnx - отношение небольшого изменения дифференциального входного напряжения к результирующему изменению тока при со-



Rbx =

Входное сопротивление для синфазного сигнала обычно намного больше и равно отношению изменения синфазного напряжения к результирующему изменению входного тока. Этот параметр в паспортах на ОУ обычно не указывается.

Коэффициент ослабления синфазных входных напряжений Лос.сф определяется как отношение коэффициента усиления напряжения ОУ к коэффициенту усиления синфазных входных напряжений

Алл „jr, -

ос.сф If

Изменение питающих напряжений не должно разбалансировать ОУ. Параметр «коэффициент вл1!яния нестабильности источников питания на напряжение смещения Квя.я.п» хаоактеризует степень разбалансировки усилителя при перекосе питающих напряжений на 1 В и определяется как отношение приращения напряжения смещения к вызвавшему его приращению напряжений источников питания

AUcM * вп.и.п Д t/jj

Выходной ток ОУ /еых или ток нагрузки 1„ - максимально возможный ток на выходе, измеряемый обычно при максимальноги выходном напряжении.

При кулевом напряжении на выходе, когда ток в нагрузку не ответвляется, измеряется ток, потребляемый ОУ, /„от.

Ток, потребляемый от положительного источника питания /дои, обычно равен току, потребляемому от отрицательного источника питания, /потг:

/пот = /пот 1 ~ /пот 2 •

Все параметры ОУ в большей или меньшей степени изменяют своп значения при изменении температуры окружающей среды. Обычно их значенпя задают для нормальной (4-25 °С) температуры и для крайних значений температурного диапазона. На такие же параметры, как напряжение смещения, входной ток, разность входных токов, задается средне-температурный дрейф, определяемый как отношение изменения параметра от температуры к интервалу температуры, вызвавшей это изменение, мкВ/°С, например:

Д Ucf,: =

-СМ - ™ /у, 2- 1

Все электрические параметры ОУ измеряются при питании ОУ от двух разнополярных напряжений, равных по абсолютной величине. Однако ОУ может работать от несимметричных источников питания вплоть до одного источника питания, при этом питающее напряжение должно быть равно сум!йе двух питающих напряжений типового включения (рис. 3-3)

и.п I

На вход ОУ необходимо подавать постоянное напряжение смещения, равное 2dl- или отличающееся от него на значение, не превышающее

предельно допустимого синфазного входного напряжения. Выходное напряжение будет изменяться уже не относительно нулевого уровня, а огноситсньно

4-и 4- --\и I потенциала и, = - g = t;„.„.

При этом ток в нагрузке будет пропорционален Uu.n. Сопротивление нагрузки должно быть таким, чтобы в самых неблагоприятных режимах работы





0 1 2 3 4 5 6 7 8 [9] 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52

0.0051