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

+10В

ill, «500 Он

/ /

-250 Ом

Vj-+10B о-

10 мА 20 мЛ 1„


410В -

+5 В


Vo = IclRl

250 500

1000

Jcu = 20мА

to = 10B/R.


ас. 5.27. Вы

ходное напряжение и токовые характеристики ОУ: а - выходная характеристика Vq (Iq); б - Vo(Rl); в - Iq (Rl)-



На рис. 5.27 приведены графики напряжения и тока для ОУ с встроенной схемой ограничения по току. Ток ограничения вы бран равным 20 мА, а выходное напряжение вне области рабоп схемы ограничения тока принято равным +10 В. На рис. 5.27 а показана зависимость Vo от Iq- При сопротивлении нагрузки больше 500 Ом выходной ток меньше 20 мА и ОУ работает вне области ограничения тока. Прн этом выходное напряжение практически не зависит от R. При R меньше 500 Ом ОУ работает в режиме ограничения тока и выходное напряжение линейно уменьшается с уменьшением R, а выходной ток будет практически постоянным и равным 20 мА. Работа схемы подтверждается анализом графиков на рис. 5.27, б и «.

Большинство ОУ предназначены для работы с двухполярным источником питания, поэтому имеют схему двустороннего ограничения как максимального отрицательного тока Icl, так и макси-мального положительного тока lii- На практике эти токи примерно одинаковы и имеют величину от 20 до 25 мА.

5.13. Влияние обратной связи на искажения

Коэффициент усиления ОУ с обратной связью Ась - AoJ(\ + + FAql) зависит от двух параметров: коэффициента усиления без обратной связи Aql и коэффициента обратной связи F. При большом коэффициенте усиления без обратной связи, таком, что PAql > 1, коэффициент усиления с обратной связью можно приближенно выразить через F как Ась ~ У. Коэффициент обратной связи F обычно определяется резистивным делителем напряжения, и поэтому значение F практически не зависит от уровня входного сигнала, а на коэффициент усиления без обратной связи влияют нелинейности различных каскадов усилителя, особенно выходного каскада, где уровень сигнала очень большой. Отсюда следует, что вследствие того, что Ась обратная связь как бы «линеаризирует» усилитель, т. е. выходной сигнал более точно повторяет входное воздействие. Другими словами, искажения, вносимые усилителем, будут сильно уменьшены.

Относительное изменение коэффициента усиления с обратной связью, связанное с относительным изменением коэффициента усиления без обратной связи, можно найти из предыдущего выражения для Ась и записать в виде

dCb -ох. 1 ol сь (5.51)

Данное выражение показывает, что любое мгновенное изменение коэффициента усиления без обратной связи, связанное с нелинеи-



Апт -

Aql i/F

F ( phi) •

cl- 1 pg - , i/FAol) ~ F Подставляя сюда выражение (5.52) для Aql, получим

V aj -f ay,. + avj +

(5.53)

JlLl+(a2/«l)£ + («3/«l)

оскольку Oj/o,, йз/й! и т. д. много меньше единицы, имеем

рой зависимостью между входом vi и выходом vq, приведет к относительному изменению коэффициента усиления с обратной связью, до это изменение будет много меньше. Фактически нелинейности дли искажения усилителя уменьшаются в AcJAqj раз. Такое сокращение вызовет соответствующее уменьшение коэффициента усиления, но это можно скомпенсировать увеличением коэффициентов усиления предыдущих каскадов усилителя. В этих каскадах уровень сигнала достаточно мал по сравнению с выходным каскадом, поэтому и искажения здесь будут незначительны.

В качестве примера рассмотрим усилитель с Aql = ЮОО и Ась = 50. Искажения выходного сигнала при разомкнутой обратной связи и максимальной амплитуде выходного напряжения 10 В равны 10 %. В этом случае при замыкании петли обратной связи искажения уменьшаются до 10 %-(50/1000) = 0,5 % при том же диапазоне изменения выходного напряжения. Уровень входного сигнала = Vq/Acl = Ю В/50 = 0,2 В достаточно мал, поэтому искажениями предварительных каскадов усиления (если они есть) можно пренебречь.

Теперь рассмотрим нашу задачу с другой точки зрения. Для этого запишем выражение, связывающее Vq с Vj при разомкнутой обратной связи, в виде vo = UiVc + av] + ар\ + ... . Коэффициент а, соответствует линейному изменению выходного напряжения, все остальные коэффициенты представляют нелинейности усилителя. В этом случае коэффициент усиления без обратной связи будет равен

AoL = volVi = й) + aVi + аф] + • • • . (5.52)

Отсюда следует, что коэффициент усиления без обратной связи является функцией входного сигнала, т. е. выходная характеристика будет нелинейной и как следствие этого появятся искажения. FAql много больше единицы, поэтому для Acl имеем



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