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

На рис 5.35 показаны частотные характеристики ОУ с обратной связью при различных значениях высокочастотного подъема коэффициента усиления. На рис. 5.36 показана реакция ОУ на входное воздействие в виде прямоугольного импульса. Высокочастотный подъем коэффициента усиления на частотной ха-

vJt)

Перерегулирование

1 л уЗВон-» - ,

\ (зптуханицие колеоании)

Время

Рис. 5.36, Переходная характеристика, иллюстрир}1ош,ая перерегулирование

и «звон»,

рактеристике проявляется на переходной характеристике в виде перерегулирования (выброса). Кроме этого выброса на переходной характеристике часто имеют место затухающие колебания (так называемый звон).

5.18.5. Влияние емкости нагрузки и входной емкости на устойчивость. ОУ с внутренней коррекцией обычно работают устойчиво с запасом по фазе по крайней мере 45° при любых параметрах


Рис. 5.37. Влияние емкости нагрузки на устойчивость усилителя.

петли обратной связи, если она включает в себя только резисторы. Однако большая емкость нагрузки Сг, может оказывать дестабилизирующее влияние на ОУ. Сочетание емкости нагрузки и выходного сопротивления ОУ без обратной связи Ro приведет к возникновению низкочастотного контура или апериодического звена, как показано на рис. 5.37.



Передаточная характеристика такого апериодического звена определяется формулой

Т (/) = 1/(1 + /штО 1/(1 + ш, (5.83)

где Xl {Ro\\Rl) Cl, а = 1/(2лт). Наличие апериодического звена приведет к появлению дополнительного полюса (точки излома частотной характеристики) в уравнении коэффициента усиления без обратной связи в зависимости от частоты. Эта зависимость имеет вид

рд TAoL (0)

(1 (I + 2) ••• (1 + L)

Пока /l > /2, влияние этого звена на работу и устойчивость схемы будет незначительным. Однако если таково, что /г, становится


Рис. 5.38. Влияние входной емкости на устойчивость усилителя.

ниже /2, то расположение частот в уравнении устойчивости будет нарушено: поменяется местами с /2 - с /3 и т. д. При этом условие запаса по фазе на 45° примет вид: Ась (0) > fjVl-Таким образом, при увеличении частота соответственно уменьшается и может наступить момент, когда это условие не будет более выполняться. Действительно, при достаточно большой емкости Cl ОУ может попасть в область неустойчивости и начинает работать как генератор.

В качестве примера влияния емкости нагрузки рассмотрим ОУ с f„ = 1,0 МГц и выходным сопротивлением без обратной связи Ro = 100 Ом. Если использовать схему повторителя напряжения с единичным коэффициентом усиления, то при < /2 условие устойчивости с запасом по фазе 45° определяется выражением

Acl (0) = 1,0 > fJV = 1,0 МГц 2 = 707 кГц .. (5.84)

Следовательно, [ь = /[2пСЛоРЛРо + Rl)] должна быть выше 707 кГц. В наименее благоприятном случае Rt Ro соответствующее ограничение на емкость нагрузки будет определяться выражением Cl < 2,25 нФ.

Сочетание резистора с большим сопротивлением в петле обратной связи и входной емкости С,- ОУ также может привести



К дестабилизации ОУ. Сочетание резисторов Ri и R2 в обратной связи и входной емкости Ci - это апериодическое звено (рис. 5.38), передаточная характеристика которого задается выражением

где постоянная времени Т; определяется по формуле Т; = CiRi X X RJiRi + R2), а fi = 1/(2пт,).


Рис. 5.39. Компенсация входной емкости.

, Данная передаточная характеристика войдет в уравнение коэффициента усиления без обратной связи в зависимости от частоты и приведет к появлению нового полюса в этой зависимости.

Эта ситуация подобна рассмотренной в связи с влиянием емкости нагрузки. Пока ft > /2, влияние входной емкости на устойчивость ОУ незначительно. Если же fi < /2, то последовательность полюсов в уравнении устойчивости нарушается: меняется местами g /2, /2 - с /з и т. д.

Для иллюстрации влияния входной емкости на устойчивость рассмотрим ОУ с = 1,0 МГц и С; = 5,0 пФ. Для схемы повторителя напряжения с Aql (0) = 1 условие устойчивости с запасом по фазе 45° принимает вид: Act (0) = 1 > fjVfi = = 1,0 h\T\xlV~2fi~ 707 кГц ;. Соответствующее требование, накладываемое на Rl и R2, определяется выражением fi ==

l[2nCiRMRi + R2)\ > 707 кГц, или RiR/iRi + R. < < 45 кОм.

Для компенсации влияния С; можно использовать конденсатор небольшой емкости Cj в цепи обратной связи, включенный параллельно резистору /?2 (рпс. 5.39). Выражение для коэффициента обратной связи такой схемы имеет вид: F = ZJiZi + Z) == 1/[1 + (Z2/Zi)], где Zi = /?i/(/(OTi+ 1), а Z2 = R/H + /mt). причем Tj = RiCi, a Та = RiC. Отношение комплексных сопротивлений Z2/Z1 = (Ri/Ri) X (1 + /(OTi)/(l 4- /(0t2), поэтому если



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