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) |
Назначение и основные параметры операционных усилителей
Лекция 9. Основные параметры операционных усилителей Содержание лекции: – назначение и основные параметры операционных усилителей; – двухкаскадный операционный усилитель;
Цели лекции: – изучение основных параметров и характеристик интегральных операционных усилителей, их особенностей; – изучение работы двухкаскадного операционного усилителя; Операционный усилитель – универсальный усилитель постоянного тока с дифференциальным входом и однотактным выходом. Идеальный ОУ имеет следующие параметры: - коэффициент усиления по напряжению ; - входное сопротивление ; - выходное сопротивление . Такие характеристики позволяют применять глубокую обратную связь (ОС), и свойства ОУ определяются только параметрами элементов цепи ОС. Используя различные ОС, можно осуществлять различные математические операции. Поэтому усилители были названы операционными. Условное обозначение ОУ приведено на рисунке 9.1. Здесь: вход 1 – неинвертирующий вход, т.е. выходной сигнал совпадает по фазе с входным; вход 2 – инвертирующий вход, т.е. выходной сигнал в противофазе с входным; выход – однотактный; +Еп и ‑Еп – ‑ выводы двух источников питания Еп или двуполярного источника. Реальные ОУ обычно имеют большое число выводов для подключения внешних цепей. Основные параметры реальных ОУ: а) коэффициент усиления диффе-ренциального сигнала ; б) коэффициент усиления синфазного сигнала ; в) коэффициент ослабления синфазного сигнала ОУ в децибелах ; г) входное сопротивление Rвх обычно порядка 400 кОм (может достигать от десятков кОм до десятков МОм); д) выходное сопротивление Rвых = 20 ¸2000 Ом; е) амплитудно-частотная ха-рактеристика (АЧХ) – – зависимость коэф-фициента усиления от час-тоты (линеаризованная ха-рактеристика в логарифми-ческом масштабе – диаграмм-ма Боде) приведена на рисун-ке 9.2,а Двухкаскадный ОУ имеет два излома АЧХ (каждый каскад вносит один излом); ж) фазочастотная характери-стика (ФЧХ) ОУ – зависимость фазы сигнала от частоты (рисунок 9.2,б). Каждый каскад на высоких частотах вносит фазовый сдвиг, равный минус . ФЧХ запаздывает на , где n – число каскадов ОУ. и) ‑ частота единичного усиления, т.е. частота, при которой коэффициент усиления равен единице; к) амплитудная характеристика или характеристика передачи сигнала – зависимость выходного напряжения от входного приведена на рисунке 9.3. Обычно .
л) сли при Uвх = 0 также и Uвых = 0, имеет место баланс ОУ. В реальных ОУ внутри схемы может иметь место разбаланс, из-за которого появляется при Uвх = 0 (рисунок 9.4). м) U вхсмещ нуля или начальное смещение ‑ это постоянное напряжение, подаваемое на один из входов, чтобы выходное напряжение стало равным нулю. (рисунок 9.4). Оно примерно равно 1...3 мВ; н) разность входных токов ‑ 5…50 нА; п) диапазон допустимых синфазных напряжений – это максимальное одинаковое напряжение на обоих входах, чтобы ОУ не вошел в насыщение или отсечку – 3…13 В; р) скорость нарастания выходного напряжения при подаче на вход перепада, примерно равна 0,1…10 В/мкс.
Схема-модель двухкаскадного операционного усилителя представлена на рисунке 9.5. Входной дифференциальный усилитель построен на транзисторах VT1 ¸ VT4. Основные транзисторы VT1 и VT2 ‑ p-n-p -типа. Динамическая нагрузка (транзисторы VT3 и VT4 ‑ n-p-n -типа) представляет собой токовое зеркало или отражатель токов (см. п. 8.3). ДУ с токовым зеркалом имеет дифференциальный вход и однотактный выход. ГСТ 1 в эмиттерной цепи слу-жит для стабилизации эмиттерного тока и уменьшения дрейфа напряжения. Каскад обеспечивает требуе-мые входные параме-тры ОУ. Второй каскад, построенный на составном транзисторе VT5 и VT6 по схеме с общим эмиттером, является усилителем амплитуд. Обеспечивает необходимый коэффициент усиления по напряжению ОУ. В качестве нагрузочного сопротивления каскада служит источник тока ГСТ2. Емкость СК»30 pF ‑ для коррекции частотной характеристики. Диоды VD1 и VD2 для создания смещения начальной рабочей точки в выходном каскаде. В выходной каскад входят: комплементарная паратранзисторов VT7 (n-p-n -типа)и VT8 (p-n-p -типа), диоды VD1 и VD2, генератор стабильного тока ГСТ2,транзистор VT6.. Выходной каскад является двухтактным усилителем мощности класса АВ. Делитель напряжения, состоящий из ГСТ2, VD1, VD2 и VT6, создает смещение рабочей точки транзисторов VT7 и VT8. Причем. . Необходимое начальное смещение, как было уже сказано, задается диодами VD1 и VD2. Эти же диоды обеспечивают температурную стабилизацию режима покоя выходного усилителя. При отсутствии сигнала на входе ОУ UВХ = 0 ток через нагрузку IН = 0. Через транзисторы VT7 и VT8 течет небольшой начальный ток, обусловленный смещением плюс UVD1 на транзисторе VT7 и минус UVD2 – на транзисторе VT8. Диоды включены в прямом направлении и всегда открыты, так как даже при подаче положительного перепада напряжения с коллектора VT6. за счет источников напряжения питания + Еп1 и ‑ Еп2 нааноды диодов подано более положительное напряжение, чем на катоды. Можно считать, что базы обоих транзисторов закорочены по переменному току, так как сопротивление диодов по переменной составляющей близко к нулю. Транзисторы VT7 и VT8 открыты поочередно. При подаче с коллектора VT6 положительного перепада напряжения транзистор VT8 запирается, а VT7 – отпирается. Ток течет по цепи: + Еп1, кэVT7, Rн, ‑ Еп1. При подаче с коллектора VT6 отрицательного перепада напряжения транзистор VT7 запирается, а VT8 – отпирается. Ток течет по цепи: + Еп2, Rн, кэVT8, ‑ Еп2.
Дата добавления: 2017-02-01; Просмотров: 84; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |