Главная Промышленная автоматика.

5.9. АНАЛИЗ СХЕМ ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ ПО ПЕРЕМЕННОМУ ТОКУ

Одной нз неприятных особенностей разработки электронных устройств является возникающая иногда склонность законченной схемы к возбуждению даже в том случае, когда разработчик не собирался создавать генератор. Эту проблему обычно можно рещить, проанализировав амплитудно- и фазо-частотные характеристики как самого операционного усилителя, так и внещней цепи обратной связи. Для анализа систем

То.с -+15"с

0. -20


ЮГи. ЮОГи,

иГц ЮкГи, ЮОкГи, Wu, Частота

ют ЮОМГи,

Фиг. 5.54. Частотная и фазовая характеристики типичного операционного усилителя без обратной связи, /-фаза; 2-усиление.

с обратной связью на устойчивость разработан ряд математических и графических приемов. Больщинство этих методов требует математически выраженных передаточных функций усилителя и цепи обратной связи. Для графического подхода, представленного здесь, необходимы лищь характеристические кривые отдельных элементов, которые легко могут быть получены. При этом выполняются следующие этапы:

1. Получаем графики частотных зависимостей усиления без-обратной связи (в децибелах) и фазового сдвига используемого операционного усилителя. Для усилителей с внещней коррекцией эти кривые должны быть составлены вместе с предполагаемой корректирующей цепью. Если эти кривые не включены в спецификацию на усилитель, то их обычно можно получить у изготовителя. Кривые можно также снять при помощи векторного вольтметра или анализатора цепей. На фиг. 5.54 приведены кривые для усилителя с достаточно щирокдй полосой пропускания.



2. Перерисуем цепь обратной связи на фиг. 5.55, о, сделав узел, который подключен к выходу операционного усилителя, входным. Как видно из фиг. 5.55,6, узел, прежде подключен-

г -о-


Сбх =F бх

ОВыход

Фиг. 5.55. Преобразование включения цепи обратной связи операционного

усилителя.

о-обобщенная цепь ОУ; б-эквивалентная схема цепн обратной связи.

ный К инвертирующему входу операционного усилителя, стал теперь выходным для цепи обратной связи. Вход схемы заземлен через сопротивление источника. Входные сопротивление и емкость операционного усилителя следует включить в цепь обратной связи как ее часть. Начертим амплнтудно- и фазо-ча-стотные характеристики для этой цепи отдельно. В типичных монолитных операционных усилителях Rbx равно 10-1000 МОм и обычно в расчет не берется; Свх равна 2-10 пФ, что может



создавать значительный фазовый сдвиг в широкополосных системах или же при использовании в цепи обратной связи высокоомных резисторов. На фиг. 5.56 показаны амплитудная и


Выход

Вход

ЮкОм

ЮкОм

-о Выход

L 5пФ

«С!

G

1 III

1 1 1

i е-

2 3 4 5

Частота, МГц,

Б 7 & 9 Ю

-120

Фиг. 5.56. Графический анализ усилителя с единичным усилением, о-полная схема; б-эквивалентная схема обратной связи; е-частотная характеристика

эквивалентной схемы.

фазовая характеристика для цепи обратной связи инвертирующего усилителя с единичным коэффициентом усиления.

3. Объединяем две кривые, полученные на этапах 1 и 2, складывая между собой попарно выраженные в децибелах коэффициенты усиления и фазовые сдвиги для получения





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

0.0057