Операционные усилители

В основе усилительных выходных каскадов чаще всего лежат схемы ЭП. Эти схемы потребляют большую мощность и усиление по току в них - всего в b раз. На базе схем ЭП строятся каскады, в которых выполняются практически все перечисленные требования.

ВЫХОДНЫЕ КАСКАДЫ

Требования к выходным каскадам:

1. Большой выходной ток.

2. Большое выходное напряжение.

3. Низкое выходное сопротивление.

4. Малая рассеиваемая мощность.

В схемах выходных каскадов необходима защита всей схемы от разрушений при коротких замыканиях выхода на любой из полюсов питания

Различают схемы, работающие в режимах класса А, АБ и Б:

· А – транзисторы открыты все время;

· Б – транзисторы открыты в полупериоде;

· АБ – оба типа транзисторов открыты в промежуток времени при переходе сигнала через 0.

Простые ЭП: большая мощность в режиме покоя.

Класс А. Вх вых

Модификация ЭП: комплементарные двухтактные ЭП.

передача на выход сигналов отпирающей полярности - через

Т1, а запирающей – через Т2.

Класс Б. В этой схеме существенны нелинейные искажения Т1

при работе с сигналами, амплитуда которых < или сравнима с

U_БЭ. U Вх. сигнал Вх вых

Вых.сигнал искажение Т2

T

Устранение нелинейностей при помощи обеспечения начального +

смещения @2U_БЭ диодами (БЭ в п-р-п):

Класс Б. Т1

В качестве р-n-р- транзистора можно использовать латеральный

транзистор или даже паразитный транзистор на подложку. вых

Для увеличения b_р используют составные транзисторы. Т2

вход

выход

вход

Для температурной стабилизации выходного каскада +

применяют эмиттерные резисторы. Номиналы резисторов

подбирают таким образом, чтобы обеспечить нужный ток

покоя U_R»0.1 В.

Кроме того, важно, что эти резисторы ограничивают ток в Т3 Т1

выходном каскаде в случае КЗ, если поставить сочетание

ограничивающих резисторов с транзисторами Т3, Т4, то

падение напряжения на резисторах не превысит U_{Днас. выхз} Класс схемы АБ.

Для поступления на базы комплементарной пары одновре-

менного сигнала применяют шунтирующий конденсатор С=1 мкФ Т4

Т2

Т1

С нагрузка -

Т2

ОУ обычно состоят из входного каскада, каскада сдвига потенциального уровня, выходного каскада.

Входной каскад – обычно ДУ.

Если коэффициент усиления ДУ недостаточен, используют дополнительные ДК с однофазным выходом. К выходу усилительного каскада подключается схема сдвига уровня, обеспечивающая на выходе потенциала, равного входному в отсутствие усиливаемого сигнала.

Выходной каскад – это обычно усилитель мощности и одновременно осуществляется согласование усилителя с нагрузкой.

Для питания используют обычно 2 источника питания: +15 и –15 В. Для ОУ допускается подключение внешних цепей обратной связи.

Идеальный ОУ имеет следующие характеристики:

1. Входной импеданс (для дифференциального и синфазного сигнала) равен бесконечности, а входные токи равны нулю.

1. Выходной импеданс равен нулю (при разомкнутой ОС).

2. Коэффициент усиления по напряжению равен бесконечности.

3. Коэффициент усиления синфазного сигнала равен нулю.

4. Выходное напряжение равно нулю, когда напряжение на обоих входах одинаково (напряжение сдвига равно нулю).

5. Выходное напряжение может изменяться мгновенно, бесконечная скорость нарастания.

6. Характеристики не зависят от температуры и изменений напряжения источника питания

Условные обозначения ОУ в схемах

741741

Установка нуля ¬ ³ Пустой

Инвертирующий вход ­ ² +U (обычно +15 В) +

Неинвертирующий вход ® ± Выход Þ -

-U (обычно –15 В) ¯ ° Установка нуля

Включение ОУ с обратной связью

Z_ос

U₂ Z_S

A_0U U₀

U₁

DU = U₂ - U₁; U₀ = A_0U × DU. A_0U – коэффициент усиления ОУ без обратной связи.

Выходное напряжение U₀

+U

U₀=A_0UDU ~1-2 B

DU=½U₁-U₂½,входное напряжение (диф.)

1-2 В

-U

Идеальная передаточная характеристика ОУ. Ширина линейного участка обычно невелика, поэтому для получения неискаженного выходного сигнала используют цепи обратной связи.

В ОУ реализуется отрицательная обратная связь.

Дата добавления: 2014-01-06