Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Основные параметры и характеристики ОУ




К основным параметрам ОУ, позволяющим сравнивать качество и возможности нескольких операционных усилителей, можно отнести:

- коэффициент усиления напряжения KU 0;

- напряжение смещения нуля Uсм;

- входной ток Iвх;

- ток сдвига (разность входных токов) D Iвх;

- входное сопротивление Rвх;

- выходное сопротивление Rвых;

- коэффициент подавления синфазного сигнала Kп сф;

- скорость нарастания выходного напряжения VU вых;

- граничная частота полосы пропускания fгр;

- частота единичного усиления f 1.

Как видно, система параметров, характеризующих ОУ, помимо параметров общих для усилителей любого типа включает в себя ряд специфических показателей, присущих только ОУ. Рассмотрим перечисленные параметры более подробно.

Коэффициент усиления напряжения KU 0 характеризует способность ОУ усиливать подаваемый на его входы дифференциальный сигнал

 

. (3.2)

 

Типовые значения коэффициента усиления напряжения для разных типов ОУ – 500 … 106.

Напряжение смещения нуля Uсм – это такое значение входного дифференциального напряжения (), при котором напряжение на выходе ОУ равно нулю. В реальных операционных усилителях даже при отсутствии входного напряжения, напряжение на выходе ОУ не равно нулю (то есть при Uвх = 0 Uвых ¹ 0). Это обусловлено, в основном, неидентичностью напряжений эмиттерных переходов транзисторов входного дифференциального усилителя.

Для того чтобы при нулевом сигнале на входе усилителя напряжение на его выходе также было равным нулю, предусматривают специальные меры по компенсации напряжения смещения (коррекция нуля, балансировка).

Типовые значения Uсм – 3 … 7 мВ (в отдельных ОУ может достигать 30 мВ).

Входной ток Iвх (входной ток смещения) – ток, протекающий во входных выводах ОУ и необходимый для обеспечения требуемого режима работы его транзисторов по постоянному току. Типовое значение Iвх в схемах на биполярных транзисторах составляет 10-9 … 10-3 А, в схемах на полевых транзисторах – до 10-12 А.

Ток сдвига D Iвх определяется разностью токов смещения входных транзисторов. Природа этого тока кроется, в основном, в неодинаковости коэффициентов передачи тока h 21Э транзисторов входного каскада ОУ. Численно ток сдвига равен модулю разности входных токов усилителя:

 

. (3.3)

 

Обычно D Iвх в три – десять раз меньше Iвх.

Различают два вида входных сопротивлений Rвх ОУ: входное сопротивление для дифференциального сигнала Rвх диф и входное сопротивление для синфазного сигнала Rвх сф. Rвх диф определяется как сопротивление между входами усилителя, а Rвх сф – как сопротивление между каждым из входов и общей шиной.

Типовые значения Rвх диф – единицы – сотни кОм (в ОУ с транзисторами супер-b или полевыми – до сотен МОм), Rвх сф – на несколько порядков выше, чем сопротивление для дифференциального сигнала.

Выходное сопротивление Rвых – это сопротивление усилителя, рассматриваемого как эквивалентный генератор. Определяется шунтированием цепи, подключенной к выходу ОУ при отсутствии обратной связи и составляет от 100 до 500 Ом.

Коэффициент подавления синфазного сигнала Kп сф определяет степень подавления (ослабления) синфазной составляющей входного сигнала. Он показывает, во сколько раз входное дифференциальное напряжение меньше входного синфазного напряжения при условии, что оба напряжения вызывают одинаковое выходное напряжение. Типовые значения Kп сф – 60... 80 дБ (в некоторых типах ОУ – более 90 дБ).

Скорость нарастания выходного напряжения VU вых характеризует частотные свойства усилителя при его работе в импульсных схемах. Измеряется при подаче на вход ОУ напряжения ступенчатой формы. Численное значение VU вых может быть найдено как отношение приращения выходного напряжения ОУ к интервалу времени, за которое имеет место это приращение, при подаче на вход ОУ скачка напряжения. На практике используют понятие времени установления tуст – это временной интервал, в течение которого выходное напряжение ОУ изменяется от 10% до 90% от своих установившихся значений (наибольших значений). С учетом этого скорость нарастания выходного напряжения можно определить из выражения:

 

. (3.4)

 

Типовое значение скорости изменения выходного напряжения – 10... 50 В/мкс.

Граничная частота полосы пропускания fгр – частота, на которой усиление ОУ без обратной связи составляет 0,707 KU 0, где KU 0 – коэффициент усиления ОУ на постоянном токе. Типовые значения частот среза выпускаемых ОУ составляют десятки Гц – десятки кГц.

Частота единичного усиления f 1 – это частота, на которой модуль коэффициента усиления ОУ равен единице. Обычно эта частота не превышает нескольких мегагерц.

К основным характеристикам ОУ относятся передаточная, амплитудно-частотная и фазочастотная характеристики. Поскольку ОУ имеет два входа – инвертирующий и неинвертирующий, то в общем случае может быть построено две передаточных характеристики, соответственно, для инвертирующего и неинвертирующего входов. Но основное применение ОУ – усиление дифференциального входного сигнала ивх диф. С учетом этого под передаточной характеристикой понимают функцию вида ивых = f (ивх диф). Общий вид передаточной характеристики ОУ показан на рисунке 3.5.

 

 


Рисунок 3.5 – Типовая передаточная характеристика ОУ

 

Как видно из рисунка 3.5, максимальное напряжение на выходе ОУ (Uвых макс) всегда меньше напряжения источников питания. Передаточная характеристика может проходить как справа от нуля (как показано на рисунке), так и слева. Линейный участок на передаточной характеристике при изменении выходного напряжения от – Uвых макс до + Uвых макс называется областью усиления ОУ, а режим работы операционного усилителя, соответствующий области усиления, называется линейным режимом (режимом усиления). Диапазоны выходного напряжения вне области усиления называются областями насыщения. Поскольку обычно коэффициент усиления напряжения ОУ принимает достаточно большие значения, то при заданных напряжениях + Еп и – Еп диапазон значений напряжения ивх диф, который соответствует линейному режиму, оказывается очень ограниченным. Например, если напряжение питания ОУ равно ±15 В, коэффициент усиления напряжения KU 0 = 100 000, то входное дифференциальное напряжение не может превышать значения мкВ.

Логарифмическая АЧХ (ЛАЧХ) и ФЧХ операционного усилителя имеют вид, представленный на рисунке 3.6. Спад ЛАЧХ в области высоких частот составляет около –20 дБ/дек.


Рисунок 3.6 – Типовые логарифмические АЧХ и ФЧХ

операционного усилителя

 

С учетом того, что ширина полосы пропускания ОУ существенно ограничена (fв составляет десятки Гц – десятки кГц), основное достоинство ОУ – большой коэффициент усиления, может быть использовано, в основном, при усилении постоянных напряжений (токов). При использовании ОУ в качестве усилителя переменного тока, с целью расширения его полосы пропускания вводят отрицательную обратную связь (ООС). Частота единичного усиления f 1 обычно составляет 1... 10 МГц.




Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2015-05-06; Просмотров: 599; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.011 сек.