Главная Промышленная автоматика.

третьей пары кривых, которая представляет собой комбинированные характеристики без обратной связи от входа усилителя до точки обратной связи. Отметим, чему равен сдвиг по фазе на частоте, где усиление равно О дБ:


Z- 3 4 Частота.мги,

5 6 7 & ею

Фиг. 5.57. Объединенные кривые фиг. 5.54 и 5.56. в

а) если сдвиг по фазе на этой частоте равен или превышает -180°, то система с обратной связью будет возбуждаться;

б) если фазовый сдвиг на частоте с усилением О дБ меньше 180°, то система будет устойчива.


Вышд

Фиг. 5.58. Компенсация входной емкости.

На фиг. 5.57 показана комбинация кривых, приведенных на фиг. 5.54 и 5.56, е. Усиление здесь достигает уровня О дБ при частоте около 6 МГц, а фазовый сдвиг на данной частоте составляет около -185°; таким образом, система с обратной связью может возбуждаться. Основным источником трудностей является входная емкость, которая создает дополнительный фазовый сдвиг в цепи обратной связи и делает систему



неустойчивой. Решение данной проблемы состоит в подключении параллельно с резистором обратной связи небольшой емкости (фиг. 5.58); она компенсирует фазовый сдвиг, вызываемый Свх, и делает систему устойчивой.

В схемах усилителей напряжения полоса пропускания при замкнутой обратной связи приблизительно равна частоте, на которой суммарная амплитудно-частотная характеристика проходит через О дБ. Фазовый сдвиг без обратной связи на данной частоте определяет подъем частотной характеристики при замыкании обратной связи, а также величину перерегулирования (выброса) на выходе при подаче на вход импульсного сигнала. При сдвиге по фазе -90° система критически демпфирована; при сдвиге около -180° подъем характеристики и величина перерегулирования будут велики.

Частотная коррекция операционных усилителей

Некоторые монолитные операционные усилители выпускаются нескорректированными. В этом случае к операционному усилителю необходимо подключить один нли несколько внешних конденсаторов и резисторов в дополнение к обычным компонентам обратной связи, с тем чтобы обеспечить устойчивость схемы с определенной петлей обратной связи.

Операционные усилители с внутренней коррекцией могут применяться почти в любой конфигурации с обратной связью, и при этом не возникает проблем, связанных с устойчивостью, поскольку нужные для коррекции элементы встроены в интегральные схемы.

Очевидно, что усилители с внутренней коррекцией предпочтительнее с точки зрения простоты их применения и потому, что они требуют меньше внешних элементов. Однако нескорректированный операционный усилитель обладает намного большей универсальностью для получения наилучшей возможной характеристики по переменному току в схеме с данным конкретным усилением.

На фиг. 5.59, а показаны частотная и фазовая характеристики широкополосного нескорректированного усилителя без обратной связи; на фиг. 5.59,6 те же кривые показаны для усилителя с такой же схемой, но с внутренней коррекцией. Нескорректированный вариант усилителя будет неустойчив в качестве повторителя напряжения, поскольку его частотная характеристика имеет подъем выше О дБ на частотах, где сдвиг по фазе превышает -180°. Если подключить между точкой для регулировки полосы пропускания и землей конденсатор 20 пФ, То характеристика становится идентичной характеристике



скорректированного усилителя, и он будет устойчив при включении его повторителем напряжения.

При более высоком значении коэффициента усиления с обратной связью нескорректированный усилитель можно включать и без коррекции. Например, при коэффициенте усиления с обратной связью, равном 10 (+20 дБ), нескорректированный усилитель дает полосу около 7 МГц по сравнению с 2 МГц для варианта с внутренней коррекцией. Кроме того, скорость нарастания нескорректированного усилителя будет приблизитель-


ЮОГц иги,

ют. wogu, 1МЩ

/ас/пота

ют 100 мги,


-20- ... I-: 1 -I I I I \-ою

оги. юоЩ рШ""шгц шгц, ют ЮОМГи,

Vdcfnoftlb л

Фиг. 5.59. Усиление и сдвиг по фазе в схеме без обратной связи в зависимости от частоты для операционного усилителя без коррекции (а). и с внутренней коррекцией (б). V„ = ± 15 В, Т = + 25 "С; /-фазовый сдвиг; 2-усиление.





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

0.0052