Реальные характеристики ОУ. Частотная характеристика

Вопросы для самопроверки

 

1. Приведите схему преобразователя «ток-напряжение».

2. Приведите схему преобразователя «напряжение-ток» и соотношения объясняющие его работу.

3. Приведите схему прецизионного выпрямителя и объясните его работу.

4. Приведите схему амплитудного ограничителя и объясните его работу.

 

Литература для дополнительного изучения [2, с.3-5]; [3, с.4,5]; [4, с.3-5].

 

 

Лекция 7. Реальные операционные усилители

Цель лекции: Усвоить влияние неидеальности некоторых характеристик на ОУ. Рассмотрены средства коррекции характеристик ОУ.

Вопросы, которые рассматриваются на лекции:

1. Реальные характеристики ОУ. Частотная характеристика.

2. Входное напряжение сдвига.

3. Входной ток сдвига.

 

 

Поскольку ОУ должный иметь высокий коэффициент усиления, он содержит несколько внутренних усилительных каскадов. Каждый каскад характеризуется некоторой паразитной емкостью, что ограничивает его полосу пропускания в области высоких частот. На высоких частотах в схеме могут возникать нежелательные автоколебательные процессы (подробнее см. курс ТАУ). Для этого довольно одновременного выполнения двух условий: фазовый сдвиг сигнала в петле обратной связи равняется 1 (условия возникновения автоколебаний в замкнутой системе). Включение внешнего конденсатора между выводами, указанными в паспортных данных ОУ, приводит к снижению коэффициента усиления на высоких частотах. Это обеспечивает частотную коррекцию не скорректированного ОУ. В ОУ типа К140УД6, К140УД7 и др. имеется внутренняя цепь такой коррекции, и эти ОУ не самовозбуждаются в любой рассмотренной схемной конфигурации. Обратная сторона стойкости усилителя – это ограниченная скорость нарастания выходного напряжения. При попытке быстро изменить выходное напряжение приходится считаться с тем, что так как заряжающий и корректирующий конденсатор, который разряжает, ограниченное, а значит, ограничена и скорость нарастания этого напряжения. Например, для ОУ типа К140УД7 (А741) максимальная скорость нарастания выходного напряжения составляет 0,5 V/s. Это означает, что выходный сигнал не может измениться от –5 V к +5 V за время меньше 20 ks. Для минимизации проблем, связанных с недостаточной скоростью нарастания выходного напряжения, следует использовать ОУ, для которого можно выбрать меньшую емкость корректирующего конденсатора.

В качестве примера, характеризующего частотные свойства ОУ, часто используется произведение «усиление – ширина полосы». Этот параметр ОУ определяется как произведение его коэффициента усиления на ширину полосы частот, в которой этот коэффициент сохраняет постоянное (максимальное) значение. Типичное значение этого параметра 1 МHz. Это означает, что для неинвертирующего усилителя ширину рабочей полосы частот можно найти путем распределения рассмотренного параметра на коэффициент усиления.