|
| |
 |
Электронные компоненты Мануалы Здесь l/Rp + l/Rj + l/R (6.45) где A{s)-коэффициент усиления ОУ при разомкнутой обратной связи в режиме холостого хода и Ro - динамическое выходное сопротивление ОУ. Если A(s) аппроксимируется однополюс-нрй передаточной функцией вида A{s)= , f\ (6.46) то действующий (при нагрузке) коэффициент усиления при разомкнутой обратной связи будет равен A{s) = (6.47) Диаграмма Боде для этой передаточной функции при s = /ю построена на фиг. 6.20 вместе с диаграммой для коэффициента усиления ненагруженного ОУ при разомкнутой обратной свяи. Заметим, что влияние резистивной нагрузки сказывается в уменьшении коэффициента усиления при разомкнутой обратной связи так, что вся его диаграмма опускается вниз. Таким образом, резистивная нагрузка сама по себе уменьшает полосу пропускания при единичном усилении и, следовательно, во столько же раз уменьшит и полосу пропускания при замкнутой обратной связи. Этот коэффициент уменьшения полосы пропускания чрезвычайно важен для быстродействующих линейных усилителей, так как линия с очень низким сопротивлением значительно сужает полосу, несмотря на то что сам ОУ имеет очень низкое выходное сопротивление. Емкостная составляющая сопротивления •нагрузки вносит в передаточную функцию для коэффициента Кабель и нагрузка  Фиг. 6.19. Линейный тель. усили- Ro-Rp Усиление при разомкнутой обратной связи, дБ -1-* i- -1г%ктаеа-Угловая частота,рад/с Фиг. 6.20. Влияние нагрузки на усиление при разомкнутой обратной связи.  Если, например, емкость нагрузки Ci, - 10 000 пФ, а выходное напряжение - синусоидальное с действующим значением 10 В и частотой 100 кГц, то усилитель должен быть таким, чтобы имелась возможность получить от него ток 63 мА. 6.6. Усилители переменного тока с обратной связью [2] Хотя ОУ предназначается, в первую очередь, для усиления сигналов постоянного тока, он обладает достаточно широкой полосой пропускания и, следовательно, вполне пригоден для усиления сигналов переменного тока. Цепь обратной связи можно сделать такой, чтобы ОУ обеспечивал пропускание строго заданной полосы частот. Одна из простейших схем усилителя переменного тока с использованием ОУ приведена на фиг. 6.21, а. Ее усиление при замкнутой обратной связи равно Rl s+\/RiCi Коэффициент усиления по постоянному току равен нулю, а на высоких частотах он приближается к Rf/Ri. Нижняя частота среза составляет . fс-шкет- (6-50) усиления еще один полюс при s = - I/RqCl. Это вызывает дополнительный «разрыв» на частотной характеристике и придает ей спад -12 дБ/октава на частотах выще ю = I/RqCl. Если диаграмма для коэффициента усиления при замкнутой обратной связи пересекает этот участок на диаграмме действующего коэффициента усиления при разомкнутой обратной связи, то усилитель будет обладать запасом устойчивости при неблагоприятном переходном процессе. Имеется несколько методов, позволяющих справиться с трудностями, возникающими при чрезмерной нагрузке. Наиболее эффективный из них состоит в том, чтобы подобрать ОУ с чрезвычайно низким выходным сопротивлением при разомкнутой обратной связи или же получить таковое, включив между имеющимися в наличии ОУ и линией дополнительный мощный каскад. При этом влияние нагрузки на усиление и полосу пропускания уменьшится и повысится частота, на которой в передаточную функцию вносится дополнительный полюс. Чем выше эта частота, тем устойчивее будет усилитель при замкнутой обратной связи. Мощный выходной каскад обеспечивает ток той вели-чини, которая нужна, чтобы удовлетворить условию Чш.. = сА--). (6.48)   Фиг. 6.21. Усилители переменного тока с обратной связью, а-инвертирующая схема; б - неиивертирующая схема. ♦ Напряжение смещения нулевого уровня на выходе равно сумме напряжения смещения ОУ и напряжения, вызванного током смещения на входе, протекающим через Rf Eos = VosXLO + IbiRf- (6.51) Схема неинвертирующего усилителя переменного тока показана на фиг. 6.21,6. Ее передаточная функция описывается уравнением о,„. . iR, + Rp)C,s+l Обе схемы фиг. 6.21 имеют на частотах выше частоты среза сравнительно низкое входное сопротивление, определяемое резистором, которое на обеих схемах обозначено Ri. На фиг 6.22 представлена схема усилителя переменного тока, у которого входное сопротивление значительно повышено за счет дополнительной обратной связи, поданной на неинвертирующий вход ОУ. Резистор Rz обеспечивает развязку от паразитных сигналов постоянного тока на входе. Вместе с тем для сигналов высокой частоты разность потенциалов на Rz весьма мала. Следовательно, через R2 течет совсем маленький ток, и действующее входное сопротивление для этих сигналов очень велико.  Фиг. 6.22" Усилитель переменного-тока с повышенным входным сопротивлением. 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 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 |