Запорожец Издания
нагрузки, величины обратной связи и т. д. Некоторые наиболее важные характеристики, их идеальные и реальные значения приведены и рассмотрены в следующих разделах. 2.1. Коэффициент усиления по напряжению К ОУ без ОС Коэффициент усиления по напряжению К операционного усилителя без ОС -это его дифференциальный коэффициент усиления при условии, что отрицательная обратная связь (ООС) не Фиг. 2.2. ОУ с входными напряжениями Vi и Fs. разность которых представляет собой Fbx д. Хотя напряжения питания -- F и -V не показаны, их наличие предполагается. используется, как это показано на фиг. 2.1 и 2.2. В идеальном случае его величина равна бесконечности, т. е. ОУимеет следующее значение К: •оо. (2.1а) (2.16) Знак «минус» означает, что Увых и Vbx.r. находятся "в противо-фазе. Идею бесконечного коэффициента усиления отчетливо представить себе трудно, а осуществить на практике невозможно. Важным для понимания является то, что Увых ОУ должно быть во много раз больше, чем его дифференциальное Упх.д. Другими словами, Увх.д должно быть бесконечно мало по сравнению с любым встречающимся на практике значением Увых. Значения коэффициентов усиления К для распространенных типов ОУ лежат в пределах от 5000 (около 74 дБ) до 100 000 (100 дБ), т. е. 5 ООО </С < 100 ООО, (2.2а) 74 дБ </с < 100 дБ. (2.26) Тот факт, что Увых в 5000-100 000 раз превышает дифференциальное Vbx.r, не означает, что Увых может быть действительно вх. д и, следовательно), Ит Увх.д = 0. Таким образом, если коэффициент усиления К в отношении Увых/К очень большой, то величина этой дроби, представляющей собой Увх. д. должна быть соответственно очень мала. В действительности Увх. д обычно настолько мало, что можно считать разность потенциалов между инвертирующим и неинвертирующий входами практически отсутствующей. 2.2. Выходное напряжение сдвига пых. сдв Выходное напряжение сдвига Увых.сдв ОУ - это напряжение на его выходе относительно земли или общей точки схемы при условии, что дифференциальное входное напряжение Увх. д = 0. В идеальном случае Увых. сдв == 0. На практике вследствие разбаланса и несимметрии дифференциальных усилителей внутри самого ОУ (фиг. 1.13) на выходе будет наблюдаться обычно некоторое напряжение сдвига Увых. сдв, даже если на входе Увзд = 0. В действительности, если коэффициент усиления К операционного усилителя без ОС очень велик и если обратная связь не используется, выходной сдвиг может стать столь боль- ) По мере того как коэффициент усиления ОУ без обратной связи К стремится к бесконечности, дифференциальное входное напряжение Уяк. и. стремится к нулю при УьыхФ 0. очень велико. В реальных схемах его амплитудные положительное и отрицательное значения ограничены величинами, несколько меньшими, чем положительное и отрицательное напряжения питания, применяемыми для работы ОУ. Поскольку обычно напряжения питания интегральных ОУ не превышают 20 В, пиковые значения выходного напряжения Увых составляют менее 20 В. Этот факт, а также наличие большого коэффициента усиления типичного ОУ означает, что напряжение Увх. д между входами I п 2 очень мало, и, разумеется, чем больше коэффициент усиления К, тем меньше Увх.д по сравнению с любым практическим значением Увых. Таким образом, поскольку К = р. (2.3а) вх.д (2-36) Фиг. 2.3. Входное сопротивление i?bx со стороны входов 1 и 2. 20 МОм в зависимости от типа усилителя. Хотя значения сопротивлений у нижней границы этого диапазона кажутся ничтожно малыми по сравнению с желаемым идеалом (оо), однако по сравнению с низкими внутренними сопротивлениями иекоторых источников сигналов, применяемых для возбуждения входов ОУ, они могут быть достаточно велики. Вообще если для возбуждения входов ОУ применяются высокоомные источники Сигналов, то входное сопротивление ОУ должно быть срав-йительно большим. Как мы увидим ниже, при подключении к ОУ цепи отрицательной обратной связи может быть получено действующее значение входного сопротивления Rx, значительно щим, что ОУ войдет в режим насыщения или близкое к нему состояние. В таких случаях напряжение на выходе будет чуть меньше положительного (+V) или отрицательного (-V) напряжений источников питания. Это не столь серьезно, как мо-5кет показаться на первый взгляд, поскольку довольно просто ввести корректирующий сигнал, а также потому, что ОУ редко используется без какой-либо обратной связи. Если вводят коррекцию для приведения выхода к О при дифференциальном вход-лом сигнале, равном нулю, то про ОУ говорят, что он при этом балансируется, или у него настраивается нуль. Если оба входа находятся под одним и тем же не равным нулю потенциалом, что дает F] - 12= 1вх.д = 0, и если в результате этого выходное напряжение Увых = О, то говорят, что ОУ обладает идеальным ослаблением синфазного сигнала (ОСС). Хотя большинство реальных ОУ обладает хорошей способностью к ОСС, тем не менее они пропускают некоторое синфазное (СФ) напряжение на нагрузку Rn. Однако обычно синфазное напряжение на нагрузке Увых. синф в сотни и даже тысячи раз меньше, чем входное синфазное напряжение V. синф-Способность реальных ОУ к ОСС и ее использование подробно обсуждаются в гл. 5. 2.3. Входное сопротивление /?вх Входное сопротивление ОУ 7?вх - это сопротивление со стороны его входов / и 2, как показано на фиг. 2.3. В идеальном случае /?вх = оо. Реальные значения входных сопротивлений ОУ не равны бесконечности, а находятся в диапазоне от 5 кОм до 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
|