Главная Промышленная автоматика.

заряда конденсатора неизменным током напряжение на нем будет линейно нарастать. Когда выходное напряжение возрастет до точки, в которой Уд становится меньше Уд(нас), ограничение скорости нарастания усилителя прекращается, и выходное напряжение приближается к своему конечному значению. В этой части кривой время нарастания и величина перерегулирования подобны тем, которые имеют место в условиях переходного процесса.

Критическое дифференциальное входное напряжение д(нас), которое редко указывается в спецификации на операционные усилители, можно вычислить с помощью других имеющихся параметров. •Для того чтобы определить это значение, рассмотрим операционный усилитель, включенный без обратной связи, на который подается небольшой входной скачок, как показано на фиг. 5.39. Выходное напряжение будет стремиться нарастать по экспоненте, имея конечное значение VдУ(Av и постоянную времени RhCkovv-

Конечно, вероятнее всего, выходное напряжение усилителя войдет в состояние насыщения задолго до того, как оно достигнет своего конечного значения. Таким образом, видимая форма кривой будет аппроксимироваться линейным нарастанием с наклоном, равным

нСкорр нСкорр Скорр

(5.52)

Однако из уравнения (5.48) имеем

- = 2тодХУПП. (5.53)

Этим уравнением целесообразно пользоваться при вычислении времени нарастания операционного усилителя, включенного компаратором.

Поскольку скорость нарастания является максимальным значением ДУвых/АГ, мы можем теперь вычислить минимальное Ид, которое вызывает ограничение скорости нарастания усилителя:

Д(нас)-=2яХУПП- •

Из вышесказанного можно сделать некоторые выводы о режиме ограничения скорости нарастания и внести ясность по некоторым пунктам.

1. Скорость нарастания усилителя будет ограничена только тогда, когда ОдпревышаетУд(нас); в противном случае характеристика будет зависеть от частотной характеристики усилителя с конкретной схемой обратной связи. Иначе говоря, если мы



ВЫЧИСЛИМ скорость нарастания из малосигнальных характеристик, то скорость нарастания будет ограничена только тогда, когда будет выполняться условие

СН<

(5.55)

2. Если Скорр остается неизменной, то ограничение скорости нарастания не зависит от конфигурации обратной связи, хотя


Фиг. 5.39. Переходная характеристика без обратной связи. а-схема измерения; б-формы сигналов в схеме.

переходная характеристика сильно зависит от нее. В усилителе с внешней коррекцией мы можем использовать меньшие значения Скорр при более высоких коэффициентах усиления с обратной связью, увеличивая тем самым скорость нарастания. Но поскольку при более высоких коэффициентах усиления мы обычно имеем меньший скачок на входе, v может не превышать 1/д(нас). и в данном случае будет преобладать малосиг-Нальная характеристика переходного процесса



3. Скорость нарастания определяется главным образом /макс и Скорр. Так как /макс не затрагивает полосу пропускания или другие малосигнальные параметры, между полосой пропускания и скоростью нарастания нет жесткой связи. Вероятно, наилучшей является схема, в которой время, необходимое усилителю для прохождения полной шкалы, равно времени нарастания при включении его повторителем напряжения.

4. Величина перерегулирования в конце кривой при ограничении скорости нарастания зависит от конфигурации цепн обратной связи схемы; таким образом, можно видоизменять эти характеристики с помощью внешних цепей (как показано в разд. 5.9) f с тем чтобы оптимизировать время установления.

5. При больших емкостных нагрузках скорость нарастания может определяться нагрузочной способностью выхода

СН = Ц. (5.56)

В качестве иллюстрации только что перечисленных моментов рассмотрим интересную задачу; воспользуемся для этого операционным усилителем без обратной связи вместо компаратора напряжения. Предположим, что нам нужен компаратор напряжения с умеренным быстродействием: при скачке на входе 5 В выход должен пересечь 5 В менее чем за 100 не.

Очевидно, что, во-первых, необходима скорость нарастания

СН = =-Л = SO В/икс. (5.57)

АГ 100XlO~c

Далее, необходимое произведение коэффициента усиления на полосу пропускания может быть вычислено из уравнения (5.53)

УПП=:- =- 50ХЮ-Гц =1600 МГц. (5.58)

2яид 5 X 10" X 6,28

Это уравнение показывает, почему даже очень быстродействуюг щие операционные усилители не дают возможности построить компараторы высокого быстродействия. Поскольку при проектировании компаратора его не рассчитывают на устойчивость с отрицательной обратной связью, его можно рассчитать на максимальное произведение коэффициента усиления на полосу пропускания, не учитывая фазового сдвига. Кроме того, компаратор обычно рассчитывается на быстрый выход из состояния насыщения. Так как на эту особенность при проектировании операционного усилителя обращается мало внимания, операционный усилитель обычно имеет большее время задержки при переключении.





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

0.004