Главная Промышленная автоматика.

нении температуры, и это действительно так. Однако это изменение fi оказывает очень незначительное влияние на устойчивость операционного усилителя с обратной связью. Как видно из фиг. 5.35, если fi уменьшается до или увеличивается до f", то коэффициент усиления усилителя по постоянному току изменяется в обратном направлении во столько же раз, оставляя неизменной площадь под характеристической кривой. Это можно показать, вычислив положение линии с наклоном


Наклон=-бдь/октава

Лоъарофм частоты

Фиг. 5.35. Иллюстрация зависимости Ь от температурных изменений fi

-6 дБ/октава, которое дается произведением усиления на полосу пропускания, из модели операционного усилителя. Произведение усиления на полосу пропускания на частоте /i равно

УПП=:=Л,Х/1 = Яэкв/?кХ-2;

корр

2яС,

корр

(5.48)

Как видно из этого выражения, УПП не зависит от Rz, но зависит от экв, которую при проектировании можно сделать достаточно температурно стабильной.

Переходная характеристика включает в себя время нарастания и величину перерегулирования устройства при определенных входном сигнале и нагрузке. Последние условия должны быть определены так, чтобы операционный усилитель оставался в линейной области и скорость нарастания не ограничивалась вследствие насыщения.

Операционные усилители, применяемые в устойчивых цепях с обратной овязью, обычно имеют регулярные передаточные функции, представляющие выходное напряжение, которое хорошо аппроксимируется решением линейного дифференциаль-



ного уравнения первого, второго или третьего порядка. На фиг. 5.36 показана конфигурация с обратной связью и типичные


НоршроВаити Входное и Выходное напря-теноя

Вход

Выход-V 1

Время

1 1

Входное 1 нопряжение q

Нормированное выходное напря- i жение "


Время

Фиг. 5.36. Переходная характеристика операционного усилителя.

й-схема измерения; б-определение временных интервалов переключения; в-типичные напряжения иа выходе; -с недостаточным демпфированием; 2-с критическим демпфированием; 3-со сверхдемпфированием.

формы кривых ДЛЯ определения переходных характеристик операционного усилителя. В измерительной схеме (фиг. 5.36, а) в идеальном случае коэффициент усиления с обратной связью задается двумя резисторами обратной связи в соответствии с



выражением

На фиг. 5.36,6 представлены нормированные кривые входа и выхода, получаемые как отклик операционного усилителя на импульсный входной сигнал. Связанные с внутренней реакцией усилителя времена задержки выхода после изменения входного сигнала обозначены через з. i и ta. 2. Эти задержки вызваны тем фактом, что для распространения входного сигнала по различным каскадам операционного усилителя необходимо конечное время. Времена нарастания и спада, t и tc соответственно, измеряются в точках 10 и 90% на кривой выходного напряжения и показывают время, необходимое для того, чтобы усилитель полностью отреагировал на входной сигнал. В качестве хорошего первого приближения можно указать следующее отношение времени нарастания (спада) к верхней частоте операционного, усилителя на уровне -3 дБ:

/н = г. (5.50)

-ЗдБ

Рассмотрим теперь, как на переходную характеристику (время нарастания и величина перерегулирования) влияет из-•менение усиления по напряжению в устойчивой схеме включения . операционного усилителя с обратной связью (фиг. 5.36, а). При единичном усилении, где Ri = оо Ом, а = О (схема повторителя напряжения), выходное напряжение проходит свое конечное значение, прежде чем оно войдет в затухающее колебание около этого конечного значения (фиг. 5.36, е). В этом состоянии при G+== 1 наблюдается минимальное время нарастания при максимальном перерегулировании (выбросе). При увеличении усиления величина перерегулирования уменьшается, а время нарастания увеличивается. Точка критического демпфирования наблюдается там, где нет перерегулирования, а реакция является монотонной. Дальней-щее увеличение усиления с обратной связью продолжает увеличивать время нарастания, давая выход, подобный тому, который получается в /?С-фильтре нижних частот.

Вторым важным критерием, связанным с динамической характеристикой усилителя, является скорость нарастания операционного усилителя. Из всех обычных параметров скорость нарастания оказывается наименее понятным, в особенности ее взаимосвязь с другими параметрами. Рассмотрим вначале явление ограничения скорости нарастания и покажем, как оно появляется в результате ограничений при проектировании схемы, связанных с другими параметрами устройства.





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 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 [67] 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144

0.5439