Запорожец Издания
большее паспортного значения 7?вх- Обычно изготовители ОУ измеряют их входные сопротивления при разомкнутой петле ОС (без обратной связи). В большинстве применений в линейных цепях операционный усилитель включается с обратной связью, и это может увеличить (улучшить) действующее значение его сопротивления по отношению к источнику сигнала, возбуждающему ОУ. 2.4. Выходное сопротивление При подаче дифференциального входного сигнала Увх. д на ОУ последний ведет себя по отношению к нагрузке, подключенной к его выходу, как генератор напряжения. Как показано на фиг. 2.4, ОУ можно представить в виде источника сигналов. Фиг. 2.4. Выходное сопротивление /?вых. уменьшающее выходное напряжение Квых. генерирующего в режиме холостого хода напряжение /СУвх. д и обладающего внутренним сопротивлением, равным /?вых • Это вых представляет собой выходное сопротивление ОУ и в идеальном случае должно быть равно 0. Очевидно, если в схеме фиг. 2.4 /?вых - О, то весь выходной сигнал КУвх.д будет выде-. ляться на выходе и падать на нагрузке /?н- В зависимости от типа усилителя диапазон оговоренных спецификацией на ОУ значений выходного сопротивления /?еьтх лежит между величинами в несколько ом и несколько сотен ом и измеряется обычно при разомкнутой петле ОС (без обратной связи). К счастью, действующее {эффективное) значение выходного сопротивления RLix при использовании ОУ с обратной связью существенно уменьшается. На практике в большинстве применений ОУ с обратной связью эффективное выходное сопротивление ОУ очень близко к идеальному значению (0). Более подробно влияние обратной связи на выходное сопротивление обсуждается ниже. 2.5. Полоса пропускания Полоса пропускания (ПП) усилителя определяется как частотный диапазон, в котором выходное напряжение уменьшается не более чем до 0,707 от своего максимального значения при неизменной амплитуде напряжения на входе. У идеального ОУ полоса пропускания ПП = со. Бесконечная полоса пропускания- это полоса, которая начинается от О (постоянный ток) и простирается до бесконечного числа колебаний в секунду (Гц). Ожидать такую полосу пропускания от какого бы то ни было типа усилителя было бы чистейшим идеализмом. Реальный ОУ далеко не оправдывает этих ожиданий. Имеющееся на практике ограничение характеристики по высокой частоте является недостатком ОУ. Хотя некоторые типы ОУ можно использовать для усиления сигналов с частотой до нескольких мегагерц, однако для них требуется тщательный подбор подключаемых к усилителю элементов коррекции. Большинство типов ИС ОУ общего применения имеет полосу пропускания не более 1 МГц, но обычно диапазон частот сигналов ограничивается несколькими килогерцами, если требуется получить значительное усиление. Для большинства устройств, в которых применяются ОУ, ограничение их характеристик по высокой частоте не представляет серьезной проблемы. 2.6. Время срабатывания Время срабатывания усилителя - это время, которое требуется для того, чтобы напряжение на выходе усилителя изменилось после изменения напряжения на входе. В идеальном напрямсения г"! -Юв 7, --*- Время, Л1К1 --Реакция на вб/ходв Фиг. 2.5. Реакция типичного ОУ на скачок входного напряжения при включении ОУ по схеме повторителя напряжения (коэффициент усиления равен 1). случае время срабатывания равно О, т. е. выходное напряжение . должно мгновенно реагировать на любое изменение входного напряжения. Фиг. 2.5 показывает типичную реакцию выходного напряжения на изменяющееся скачком входное напряжение при включении ОУ с коэффициентом усиления, равным 1. Изготовители оговаривают в спецификации скорость нарастания выходного напряжения, что дает разработчику схем представление о том, насколько быстро данный ОУ реагирует на изменение входного напряжения. Обратите внимание на то, что шкала времени на фиг. 2.5 дана в микросекундах, а это свидетельствует о том, что типичный ОУ имеет быструю, хотя и не мгновенную реакцию. Заметим также, что выходное напряжение при своем изменении переходит через уровень, на котором оно в конечном счете устанавливается. Перерегулирование - это отношение величины выброса к установившейся величине выходного сигнала, выраженное в процентах. Например, если мы наблюдаем реакцию выходного напряжения, показанную на фиг. 2.5, на осциллографе, чувствительность канала вертикального отклонения которого установлена на 10 В/см, а измеренная величина выброса равна 0,2 см, то перерегулирование в процентном выражении равно Величина выброса 0,2 см Установившаяся величина 1"- 2 см А Ши - 1U /о. выходного сигнала Время от времени мы будем ссылаться на различные идеальные характеристики,.поэтому полезно их перечислить: 1) коэффициент усиления без обратной связи /С=со; 2) выходное напряжение сдвига Увых. сдв = 0(B); 3) входное сопротивление Rbx= со (Ом); 4) выходное сопротивление 7?вых = О (Ом); 5) полоса пропускания ПП = со (Гц); 6) время срабатывания равно О (с). 2.7. Требования к источникам питания Во многих применениях ОУ его выходное напряжение Увых должно отклоняться как в положительном, так и в отрицательном направлениях. В таких схемах для питания ОУ необходимы два напряжения: одно положительное (+У), а другое отрицательное (-V) относительно земли или общей точки схемы. Напряжения этих источников питания должны быть хорошо отфильтрованы и стабилизированы, иначе при их изменениях будет изменяться выходное напряжение ОУ. Выходное напряжение ОУ изменяется при изменениях напряжений источников питания в большей или меньшей степени в зависимости от коэффициента усиления по напряжению ОУ с обратной связью) и коэффициента чувствительности S, который обычно приводится в специ- ) Коэффициент усиления ОУ с ОС -это его усиление при замкнутой петле ОС. 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
|