|
| |
 |
Электронные компоненты Мануалы Подобным же образом из уравнения (1.13) можно получить выражение коэффициента усиления с замкнутой петлей для неинвертирующего усилителя: ЛЛнеинверт.) = (1 + ,)/{[(l + RM/A,] + 1}. (1.15) Если коэффициент усиления при разомкнутой петле обратной связи Ао равен бесконечности, то оба знаменателя становятся равными единице, и предыдущие уравнения примут вид ЛЛинверт.) = - (1.3) Л,(неинверт.)= 1 -f RoJRi (1.5)
i 10 100 ih 10k f00him 10m Частота Гц a 10 100 /л- Юн то к 1М ЮМ Частота, Гц S Рис. 1.6. Частотные характеристики коэффициента усиления и фазового сдвига для усилителя цА74 при разомкнутой петле обратной связи. Vs = ±15 В; Уокр = 25 °С. а - коэффициент усиления; б - фазовый сдвиг. Для конечных значений коэффициента усиления при разомкнутой петле обратной связи знаменатель становится больше единицы, что вызывает уменьшение общего усиления. Вычислением знаменателя для разных значений отношения Ad Ас можно получить таблицу погрешностей усиления (табл. 1.1). Очевидно, что влияние коэффициента усиления при разомкнутой петле обратной связи быстро пропадает с увеличением отношения Ло/Лс. Поскольку в большей части рабочей полосы фазовый сдвиг при разомкнутой обратной связи для переменного сигнала обычно равен -90°, составляющая усиления находится в квадратуре с единицей и тем самым уменьшается ее влияние в знаменателе выражения (1.15). Таким образом, с увеличением отношения Ло/Лс погрешность усиления уменьшается более быстро для сигналов переменного тока, чем для постоянного тока. Входное и выходное сопротивления. Типовое значение входногосопротивления для биполярных ОУ. составляет 1 МОм, тог- Таблица 1.1. Зависимость погрешности усиления от отношения коэффициента усиления без обратной связи к коэффициенту усиления с обратной связью
да как приборы с полевыми транзисторами на входе могут иметь сопротивление 10 Ом или выше. Входная емкость в обоих случаях составляет несколько пикофарад. Выходное сопротивле-» ние обычно находится в диапазоне 100 Ом. Эти сопротивления являются параметрами при разомкнутой петле обратной связи. При задействовании обратной связи характеристики сопротивления существенно изменяются. Входное сопротивление неинвертирующего усилителя можно представить выражением i?Bx = a-fP)i? (1-16) где Ri - входное сопротивление при разомкнутой петле обратной связи. Выходное сопротивление при отрицательной обратной связи равно i?BHX = i?o/Hop). (1.17) где Ro - выходное сопротивление без обратной связи. В типовом случае, когда Ri = 1 МОм, Ro = 100 Ом, р = 0,1 и Ао= 10 входное и выходное сопротивления будут равны 100 МОм и 1 Ом соответственно. Из уравнений (1.16) и (1.17) видно, что с увеличением усиления (при меньшей отрицательной обратной связи) параметр р уменьшается и характеристики сопротивления ухудшаются. Наоборот, в случае повторителя напряжения, когда р = 1, входное сопротивление будет наивысшим, выходное - минимальным. Для указанных выше типичных значений Ri, Ro и Ао входное и выходное сопротивления при замкнутой петле обратной связи будут равны 10 МОм и 0,1 Ом соответственно. Поскольку величина Ао уменьшается с увеличением частоты, разработчик должен учитывать, что параметры сопротивления ухудшаются на верхнем краю рабочего диапазона. Это касается И усиления при замкнутой петле обратной связи. Однако, за исключением весьма экстремальных случаев, эти погрешности усиления пренебрежимо малы, и их можно игнорировать. Можно также пренебречь и входной емкостью усилителя (кроме схем со сверхбольшим входным сопротивлением), поскольку в типовом случае она составляет только 1 или 2 пФ. Смещения по постоянному току. Напряжения эмиттер - база двух входных транзисторов во входном дифференциальном усилителе (рис. 1.5) никогда полностью не согласованы. Поэтому на входе имеет место небольшое дифференциальное напряжение   Рис. 1.7. Регулировка напряжения смещения: при наличии специальных зажимов (а); для инвертирующего усилителя (б); для неинвертирующего усилителя {в)г - • • смещения Ую, не превышающее в типовом случае 10 мВ. Однако, будучи умноженным на существенный коэффициент усиления при замкнутой петле обратной связи, это смещение в результате дает на выходе усилителя неприемлемое смещение, особенно в случае схем с непосредственной связью. Кроме того, это смещение зависит от температуры. Даже в случае схем со связью по переменному току такое смещение может так сместить рабочую точку выходного каскада, что при больших усилениях может иметь место несимметричное ограничение сигнала. На рис. 1.7 представлены некоторые общие методы подстройки выходного смещения. В схеме рис. 1.7, а потенциометр регулировки можно подсоединить к двум зажимам, которые в некоторых операционных усилителях выводятся специально для этой цели. Внесением небольших токов в точку суммирования обеспечивается возможность регулировки смещения в усилительных схемах на рис. 1.7, б и в. Поскольку Vio зависит от температуры, то однажды отрегулированное смещение может привести к изменению потенциала на выходе с изменением температуры. Однако это обычно не представляет серьезной проблемы, так как температурный коэффициент для Ую составляет всего несколько микровольт на градус Цельсия, 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 |