Частотная коррекция схем на операционном усилителе

Повторитель напряжения на основе ОУ.

Не инвертирующий ОУ.

Инвертирующий усилитель.

Рассмотрим схему инвертирующего усилителя, из которой видно, что в ней действует параллельная обратная связь по напряжению.

Так как i_ = 0, то i1 = i2.

Предположим, что усилитель работает в режиме усиления, тогда u диф = 0.

В соответствии с этим:

U вх Uвых R2

I1 = -------; I2 = ----------, тогда Uвых = - Uвх ------.

R1 R2 R1

Таким образом, инвертирующий усилитель характеризуется коэффициентом усиления по напряжению, равным:

R2

Кu = - -------

R1

Для уменьшения влияния входных токов ОУ на выходное напряжение в цепь не инвертирующего входа включают резистор, номинал которого рассчитывается по формуле: R1 R2

R3 = R1|| R2 = ------------;

R1 + R2

Выходное сопротивление усилетеля, охваченного обратной связью равно:

Rвых

Rвых ос = ---------------------

R1

1 + K -----------

R1 + R2

В данной схеме имеет место последовательная отрицательная по напряжению.В соответствии с принятыми допущениями и предположением что ОУ работает в режиме усиления, имеем следующие формулы для расчета номиналов элементов схемы: Ur1 = - ᔕᔕᔕᴕᔕᔕᔕr2 = Uвх – Uвых.

Таким образом, не инвертирующий усилитель характеризуется коэффициентом по напряжению:

R2

Кu = 1 + --------

R1

Схема повторителя может быть получена из схемы не инвертирующего усилителя:

Где Uвых = U вх

При усилении сигналов переменного тока в широкополосных и импульсных усилителях, важными показателями являются полоса пропускания и максимальная скорость нарастания выходного напряжения.

В процессе работы некоторые операционные усилители имеют внутреннюю частотную коррекцию – конденсатор емкостью 25 – 30 пФ, который повышает устойчивость схемы, защищая от самовозбуждения на высоких частотах, за счет уменьшения коэффициента усиления, благодаря шунтирующему действию этой емкости на высоких частотах.

В схемах ОУ выделяют следующие закономерные недостатки, которые влияют на скорость нарастания напряжения.

1. Чем больше емкость С и меньше зарядный ток, тем больше требуется времени для разряда конденсатора до требуемого напряжения. Поэтому, чтобы добиться максимальной скорости нарастания выходного напряжения, требуется иметь либо минимальную емкость, либо большой ток для ее заряда.

2. Каждый переменный сигнал имеет собственную скорость нарастания выходного напряжения, и если оказывается, что максимальная скорость нарастания напряжения выше скорости нарастания напряжения, появляются искажения сигнала. При этом скорость изменения выходного напряжения будет равна скорости нарастания входного напряжения.

3. Наличие корректирующей емкости внутри схемы ОУ, защищая его от самовозбуждения, в свою очередь приводит к тому, что скорость нарастания напряжения снижается за счет времени заряда этой емкости, уменьшая полосу пропускания.

Дата добавления: 2014-01-06