Главная Промышленная автоматика.

Ограничение скорости нарастания усилителя можно понять, обратившись к простой модели, показанной на фиг. 5.32. В установившемся режиме каскад- преобразователь проводимости выдает небольшой ток в /?н- Однако в условиях переходного процесса необходимо также обеспечить ток для заряда и разряда Скорр.

На фиг. 5.37 показана зависимость выходного тока каскада - преобразователя проводимости от дифференциального

Выходной ток


Ограниченная скорость нарастания ----- 1цак

днос ид

ди<р(реренииальное входное напряжение

Ограниченная скорость нарас-

тания

Фиг. 5.37. Зависимость выходного тока от дифференциального входного напряжения в усилителе - преобразователе проводимости.

входного напряжения f д. Вообще крутизна Д/с/Ад линейна в довольно широком диапазоне изменения Уд; этот диапазон составляет от гЫО мВ до ±2 В в усилителях различных типов. Вне этой линейной области ic уже не увеличивается при увеличении Од, поскольку каскад - преобразователь проводимости не может выдавать неограниченный ток. В некоторых типах усилителей значения максимального возможного тока /макс в отрицательном и положительном направлениях различны, и это приводит к разным скоростям нарастания при возбуждении усилителя в различных направлениях. Этот эффект насыщения тока не следует путать с насыщением выходного напряжения

. усилителя, поскольку в большинстве усилителей /макс/?н > пит-

При работе в установившемся режиме выход усилителя достигает напряжения насыщения при намного меньших значениях Va,, чем необходимо для достижения /макс- Только ВО время




"ex

MOKC

Фиг. 5.38. Переходная характеристика для малых сигналов в сравнении

с характеристикой при ограничении скорости нарастания, а -схема измерения; б-форма кривых при »вх <Д (нас) в-формы кривых при

?вх>Д(ччс)-



переходного процесса, когда от каскада - преобразователя проводимости требуется дополнительный ток, достигается

ток /макс

Фиг. 5.38 иллюстрирует основное различие между переходной характеристикой и характеристикой в условиях ограничения скорости нарастания. Хотя формы кривых на входе и выходе по виду очень похожи, однако внутри усилителя происходят совершенно различные явления. Для простоты показано включение в виде повторителя напряжения. В любом случае при подаче на вход скачка напряжения дифференциальное входное напряжение f д мгновенно принимает такое же значение, как у входного скачка, поскольку выход еще не отреагировал. (В инвертирующем включении с единичным усилением напряжение между входами будет составлять лишь половину входного скачка, так как входной резистор и резистор обратной связи работают как делитель.) На фиг. 5.38,6 vx меньше, чем это требуется для получения тока /макс (Уд(нас)); таким образом, ток ic будет всегда пропорционален Уд. Когда напряжение на выходе начинает расти, од становится меньше, при этом пропорционально уменьшается ic и снижается скорость заряда Скорр- Результирующая форма кривой на выходе для «модели» усилителя представляет собой простую экспоненциальную функцию. В большинстве усилителей, в которых сдвиг фазы без обратной связи при петлевом усилении О дБ превышает -90°, кривая в данном случае будет иметь выброс и затухающие колебания около конечного значения. Однако если известны фактические частотные характеристики, то время нарастания, величину перерегулирования и время установления для схемы можно предсказать, решив линейное дифференциальное уравнение. До тех пор пока Уд остается меньше Уд (нас), время нарастания выходного напряжения будет постоянным и не будет зависеть от амплитуды скачка на входе. Поэтому скорость изменения выходного напряжения ДУвых/А/" будет пропорциональна амплитуде входного скачка.

Рассмотрим теперь характеристику при ограничении скорости нарастания (фиг. 5.38, е), где Уд превышает Уд(„ас)-В этом случае ток ic будет расти до /макс, но не может превысить его. В этой рабочей области изменение Уд не сказывается на скорости линейного нарастания выходного напряжения, которая равна

- = -. (5.51)

-корр

Действительно, через /?„ будет проходить очень небольшая часть тока /макс, и для большинства усилителей можно считать, что фактически весь ток /макс идет на заряд Скорр- В результате





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

0.0035