3.1.5. Частотна корекція оп

Зазвичай, здійснюється з допомогою підключення конденсаторів і резисторів до відповідних затискачів ОП. Призначення частотної корекції – запобігати автоколиванням вихідного сигналу при охопленні підсилювача колом від’ємного зворотного зв’язку (ВЗЗ). Причина автоколивань – небажані фазові зсуви в підсилювачі і в колі ВЗЗ, внаслідок чого від’ємний зворотній зв’язок на деякій частоті набуває властивостей додатного зворотного зв’язку.

Чим складніший підсилювач і чим вищий його коефіцієнт підсилення, тим більше він схильний до самозбудження (cамозбудження може виникати навіть без кола ВЗЗ – за рахунок паразитних ємностей між входом і виходом).

Кола корекції знижують коефіцієнт підсилення ОП на тій частоті, на якій фазовий зсув в замкнутому контурі рівний 360º (корекція на відставання по фазі), або зменшують зсув фаз на тих частотах, на яких коефіцієнт підсилення в замкнутому контурі більший одиниці (корекція на випередження за фазою).

Рекомендовані кола корекції для різних конкретних ОП, зазвичай, розраховуються ще на стадії проектування ОП, а потім параметри цих кіл наводяться в рекомендаціях до застосування ОП.

Ціла низка сучасних ОП має вбудовані кола частотної корекції реалізовані, як правило, на основі МДН-конденсаторів, які формуються в кристалі одночасно з іншими елементами підсилювача. Наявність внутрішніх частотних корекцій є суттєвою перевагою під час експлуатації підсилювача, хоча і не дозволяє в повному масштабі використовувати динамічні властивості підсилювача при малих значення коефіцієнта від’ємного зворотного зв’язку β₀ (внутрішня корекція розрахована на уведення глибокого ВЗЗ, навіть до β₀=1).

Стійкість підсилювача, охопленого колом від’ємного зворотного зв’язку, може суттєво погіршитись, якщо він навантажений на повний опір, який має ємнісний характер. В подібних випадках рекомендується для запобігання самозбудження підключати до вихідного затискача ОП (всередині контуру зворотного зв’язку) резистор з опором 50-100 Ом.

Рис.3.4 – Амплітудно-частотна характеристика скорегованого операційного підсилювача (пунктирна лінія)

3.2. Інвертувальний і неінвертувальний підсилювачі

3.2.1. Схеми інвертувального і неінвертувального підсилювачів

Вони базуються на охопленні ОП від’ємним зворотним зв’язком (ВЗЗ) за напругою: на І-вхід ОП подається частина вихідної напруги. У випадку інвертувального підсилювача (рис. 3.5, а) вхідний сигнал і сигнал ВЗЗ підсумовуються з допомогою резисторів R₁ і R₂. Такий від’ємний зв’язок називається паралельним. Від’ємний зв’язок, який використовується в неінвертувальному підсилювачі, має назву послідовного: - тут диференціальна вхідна напруга ОП утворюється безпосередньо як різниця вхідної напруги і напруги від’ємного зв’язку. (рис. 3.5, б).

Графи інвертувального і неінвертувального підсилювачів показані на рисунку 1.6, в, г. Використаний спрощений граф ОП (на рис. 3.5, в) враховує лише кінцеве значення коефіцієнта підсилення K. Коефіцієнт зворотного зв’язку для обох схем визначається одним виразом . В інвертувальному підсилювачі вхідна напруга U_вх проходить на І-вхід ОП з коефіцієнтом .

Враховуючи (3.8), із графів рис. 3.5, в, г неважко отримати формули для коефіцієнтів підсилення інвертувального К_і і неінвертувального К_н підсилювачів:

Рис. 3.5 – Cхеми інвертувального (а) і неінвертувального (б) підсилювачів на основі ОП і відповідні їм графи (в і г)

; (3.9)

. (3.10)

Якщо, зазвичай, Kβ>>1, то

; (3.11)

. (3.12)

Важливим частковим випадком є повторювач напруги, тобто підсилювач з коефіцієнтом ВЗЗ β і коефіцієнтом підсилення K_н, значення якого рівне одиниці. Для його побудови достатньо вихід ОП безпосередньо з’єднати з І-входом, а на Н-вхід подати вхідний сигнал. Тоді R₂=0, R₁=∞ і з (3.12) одержуємо K_н=1. Повторювач напруги застосовується в тих випадках, коли необхідно підвищити вхідний опір або зменшити вихідний опір деякого електронного вузла.