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

Т. е. формулу для коэффициента усиления ОУ без обратной связи можно записать в очень простой форме

в, о-

(6.5)

-OVo

Рис. 6.2. Схема ОУ для анализа частотной ХараШристики.

Ма частоте единичного усиления коэффициент усиления без обратной связи равен единице, поэтому 2gf u)„Cc = 1, и, следовательно,

(6.6)

где ю„ - круговая частота единичного усиления. Соответствующая величина /„ равна

/„ = (0„/2я = 2gr/2nCe.

(6.7)

Емкость Сс введена в схему главным образом для получения требуемого значения /„ и либо выполняется непосредственно на кристалле ИС (ОУ с внутренней коррекцией), либо обеспечивается внешним конденсатором. Поскольку схеме присуща паразитная емкость порядка нескольких пикофарад, Cg можно представить



(dvoldt)bAKx = io, {MAX)/Cc=±Iq/Cc.

Соклоф С,

(6.10)

R виде суммы Сс = Ссотр + Ср, где Ссотр - корректирующая емкость, а Ср - паразитная емкость (от 1 до 3 пФ), присущая схеме.

Приближенное равенство (6.5) не выполняется на очень низких частотах (ниже Д), на которых коэффициент усиления приближается к конечному значению Aql (0). Оно, также не имеет силы на частотах выше частоты второго полюса (точки излома частотной характеристики) /2, при которых коэффициент усиления второго каскада (- А.) мал по сравнению с единицей. В последующих разделах, в которых подробно рассматриваются примеры схем ОУ, будет более полно проведен анализ частотной характеристики и влияние на нее частоты второго полюса f..

В качестве примера взаимосвязи между /„ и Cg рассмотрим ОУ, в котором Iq - 20 мкА, и предположим, что /„ = 1,25 МГц. При таком Iq передаточная проводимость дифференциального усилителя gf равна gf = IqIVt = 20 мкА/100 мВ = 200 мкСм. Требуемую емкость Cg можно найти по формуле = 2gf/2nCc = = 400 мкСм/(2яСс), откуда получим С = 400 мкСм/(2л; • 1,25 мГц) = = 51 пФ. Таким образом, требуется относительно небольшая емкость, причем она достаточно мала, чтобы ее можно было выполнить на кристалле ИС. Отметим, что при использовании дифференциального усилителя с транзисторами Дарлингтона формула для gf несколько изменится и будет иметь вид: gf - /q/4 (2Vt) = = Iq/8Vt.

6.1.2. Скорость нарастания выходного напряжения. Максимальная скорость нарастания выходного напряжения ОУ (dvo/dt)ffx показывает, как выходное напряжение молот изменяться со временем. Если коэффициент усиления второго каскада достаточно большой, такой, что vi = Vq/A С vq (обычно это условие выполняется), то выходное напряжение ОУ связано с током через Сс соотношением

. d(vo-v,) dvg

- Ь(.-- ?«Uc-(0.0)

Решая относительно dvo/di, получим

dvo/dt» ic/C, » iojCc. (6,9)

Выходной ток первого каскада ограничен источником тока Iq, оэтому его максимальное значение го, (мах) = + /q в одном аправлении и - /q в другом, В результате максимальная скорость изменения выходного напряжения составляет



Существует прямая связь между скоростью нарастания и частотой единичного усиления. Поскольку для биполярных транзисторов fa = 2 (2лС,) \i gf = IqIVt, можно записать

f„ = 2gfl2nC, = 2 (/q/4 1/г)/2лСе = = (/д/Се)/4яК/ = (Уо/0мАх/4п1/г.

(6.И)

Для дифференциального усилителя на паре Дарлингтона = [q/8Vt, поэтому зависимость между /„ и скоростью нарастания принимает вид = (dvo/dt)/8nVr-


Рис. 6.3. Выходные характеристики при входном напряжении в форме скачка.

Рассмотрим пример расчета скорости нарастания выходного напряжения. Примем /q = 20 мкА и = 1,25 МГц. Как и в предыдущем примере, необходимая емкость = 51 пФ, поэтому скорость нарастания выходного напряжения равна /q/Cc == = 20 мкА/51 пФ = 3,9-10 В/с = 0,39 В/,мкс. Большинство ОУ имеют скорость нарастания выходного напряжения от 0,5 до 3 В/мкс, но есть и такие ОУ, у которых она может превышать 100 В/мкс. В частности, очень большую скорость нарастания выходного напряжения имеют ОУ с входным каскадом на полевых транзисторах.

ОУ попадает в область ограничения по быстродействию, коДЗ скорость излгенения входного напряжения dV(j/dt, полученная из уравнения (6.9) в условиях малого сигнала, начинает прерышать



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