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

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.