Запорожец  Издания 

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 ] 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193

входное сопротивление Zcm равно 1 ГОм параллельно с емкостью 10 пФ. Внутреннее сопротивление источника сигнала выберем равным 50 МОм. В этом случае на низких частотах внутреннее сопротивление источника 50 МОм и входное сопротивление петли обратной связи 1000 МОм образуют обычный резистивный делитель напряжения с коэффициентом деления 1000/(1000 + 50) = = 1000/1050 = 0,952. Следовательно, коэффициент усиления этой схемы на низких частотах будет vqIv = 0,925.

На высоких частотах входное сопротивление ОУ будет прен.му-щественно емкостным, например для частоты 10 кГц можно записать:

, Zi CL) = Zi == 1 юС,- = 1/[/(2я10 кГц) 10 пФ] = -/1,59 МОм.

(5.43)

Коэффициент усиления на 10 кГц будет, следовательно,

- 50MoJllT5°;o. = - / = - / 0.0318 = 0,0318-90

(5.44)

Этот результат показывает, как сильно ослабляется сигнал входной емкостью ОУ С; в сочетании с высоким внутренним сопротивлением источника Rg. Действительно, ведь Rg и С; можно рассматривать как простейший низкочастотный /?С-фпльтр с по-стоян.пой времени т = (50 1000) МОм -10 пФ 500 мкс и частотой среза, или полосой пропускания, всего BW 1/(2л500 мкс) = = 318 Гц

5.11. Выходное сопротивление

Идеальный ОУ работает как источник напряжения AoLi с нулевым выходным сопротивлением. В этом случае выходное напряжение полностью определяется сампм ОУ и не будет зависеть от сопротивления нагрузки Zl. Любой реальный ОУ имеет конечное выходное сопротивление (отличное от нуля), поэтому выходное напряжение и, следовательно, коэффициент усиления с обратной связью зависят от сопротивления нагрузки.

Для анализа влияния ненулевого выходного сопротивления на работу ОУ используем эквивалентную схему, представленную на рис 5.26. Выходное сопротивление ОУ Zq и сопротивление нагрузки образуют делитель напряжения с коэффициентом деления ZJ(Zo + ZJ, поэтому для выходного напряжения можно записать

Vo = AolViZlKZl + Zq) = AolVu



где AoL = AolZlKZl + Zq). Теперь запишем выражение для выходного напряжения через напряжение сигнала vi

1 + RJRi

Vo =

1 + (1 + R2/Ri)/Ag •

(5.45)

Рис. 5.26. Эквивалентная схема для анализа выходного сопротивления с обратной связью.


С учетом того, что 1 -f RJRi - Acl, получим

Vo =

(5.46)

(5.47)

Это выражение можно переписать в виде

,

Vo ~ 2 (AcjA) + (Л,/Ло) Zo •

С учетом того, что AJAql < 1> можно записать приближенное равенство

(cl)

Zo {сц = ZoAcl/Aql

(5.49)

сть выходное сопротивление при замкнутой обратной связи. оследний результат показывает, что реальный коэффициент ления делителя напряжения на Zj, и Zq прп замкнутой петле ратной связи равен Zl/{Zl + Zo (cl)), а это означает, что альным выходным сопротивлением будет Zq (cl).



Выходное сопротивление ОУ без обратной связи обычно равно по порядку величины 10-10 Ом, но в связи с тем, что Лр, как правило, много меньше Aql, выходное сопротивление при замкнутой обратной связи может быть очень маленьким, порядка нескольких миллиом и менее. Вновь обратим внимание на то, что во сколько раз улучшаются параметры схемы (в данном случае уменьшается выходное сопротивление), во столько же раз уменьшается коэффициент усиления при замыкании петли обратной связи.

5.12. Рассеиваемая мощность и ограничение по току

Любое электронное устройство имеет ограничение, связанное с максимальной рассеиваемой мошностыо, Pd (мах). Если рассеиваемая мощность превышает Рй(мах), то дальнейшее увеличение температуры может привести к необратимым изменениям в устройстве, которые являются следствием превышения максимально допустимой температуры корпуса. Ту(мах)-

Для ОУ в пластмассовом корпусе типа DIP максимальная рассеиваемая мощность Яй(мдх) лежит в пределах от 500 до 750 мВт. Для других корпусов (ллх) может достигать Вт. В некоторых ИС с радиатором для более эффективного отвода тепла (либо контактным способом либо конвекцией воздуха) макси.мальная рассеиваемая мощность может достигать 10 Вт.

У большинства ОУ выходной ток ограничен до некоторой «безопасной» величины схемой ограничения, поэтому рассеиваемая мощность никогда не превысит максимальной величины даже при коротком замыкании. Рассмотрим схему ОУ на рис. 5.27, а. Максимальная рассеиваемая мощность имеет место прн максимальном напряжении питания и сопротивлении нагрузки /?l, равном нулю (короткое замыкание). В этом случае падение напряжения на выходном каскаде ОУ равно напряжению питания 1/" (или V~), а рассеиваемая мощность ОУ Ра - Vlo + + Pd{Q), mPdiQ) -статическая рассеиваемая мощность (мощность при отсутствии тока в нагрузке). Статическая мощность очень мала, обычно менее 1 мВт, поэтому при определении максимального выходного тока ее не учитывают.

Поскольку максимальное напряжение питания большинства ОУ около ±18 В, будем использовать в расчетах именно это значение. Если принять Р(мах)= 500 мВт, то выходной ток должен быть ограничен значением

/о (мах) = IcL = Pd iiAAx)/V = 500 мВт/18 В = 28 мА. (5.50) Поэтому на практике диапазон тока ограничения, Icl, выбирают в пределах от 20 до 25 мА, чтобы обезопасить ОУ от перегрузок и является типичным значением диапазона тока ограничения для большинства ОУ.



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 ] 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193