Глава 9. Операционные усилители

Скорость нарастания

Наряду со снижением полосы пропускания усилителя час-

тотная коррекция дает еще один нежелательный эффект: скорость

нарастания выходного напряжения ограничивается при этом до-

вольно малой величиной. Максимальное значение скорости нара-

стания r определяется в основном скоростью заряда корректи-

I

.dU ВЫХ

= Д макс .

dt максCк

Максимальный выходной ток дифференциального каскада

(см. рис. 9.10) равен току источника в цепи эмиттеров транзисто-

ров T1 и T2 . Принимая его равным 20 мкА, найдем для емкости

корректирующего конденсатора C K = 30 пФ

ρ макс = 0,67 B мкс .

Вследствие ограниченного значения этой величины при быс-

трых изменениях выходного напряжения возникают характерные

искажения сигнала, которые не могут быть устранены путем вве-

дения отрицательной обратной связи. Их называют динамичес-

кими искажениями. Если входной сигнал усилителя – синусоида,

то чем больше ее амплитуда, тем при меньшей частоте появля-

ются динамические искажения.

рующего конденсатора ρ макс =

Компенсация емкостной нагрузки

Если операционный усилитель имеет емкостную нагрузку, то

последняя вместе с выходным сопротивлением усилителя обра-

зует инерционное звено, которое дает дополнительный фазовый

сдвиг выходного напряжения. Все это уменьшает запас по фазе, и

схема усилителя может самовозбудиться уже при незначитель-

ной величине нагрузочной емкости. Порой достаточно коснуться

выхода усилителя щупом осциллографа, чтобы усилитель начал

самовозбуждаться. Для устранения этого явления в цепь обрат-

ной связи включается дополнительный конденсатор С Ф (рис. 9.17).

В этом случае обратная связь представляет собой интегродиф-

ференцирующее фазо-опережающее звено, создающее в окрест-

ности частоты среза положительный фазовый сдвиг, компенсиру-

ющий запаздывание, вносимое емкостью нагрузки.

– 181 –

Л.В. Кропочева. «Усилительные устройства»

Рис. 9.17. Компенсация емкостной нагрузки

§6. Параметры операционных усилителей

Параметры, описывающие качество ОУ, можно разделить

на три группы: точностные, динамические и эксплуатационные.

К точностным параметрам относятся: дифференциальный

коэффициент усиления по напряжению K U , коэффициент ослабле-

ния синфазного сигнала КОСС, напряжение смещения нуля U СМ ,

входной ток I ВХ , разность входных токов по инвертирующему и

неинвертирующему входам I P , коэффициент влияния источников

питания K В , ИП и коэффициенты температурных дрейфов перечис-

ленных параметров. Действие точностных параметров проявляет-

ся в том, что при постоянных напряжениях на входах выходное на-

пряжение ОУ отличается от расчетного, определяемого выраже-

нием (9.4). Для сопоставления погрешности приводят к входу ОУ.

Определим погрешность ОУ, вносимую конечным значе-

нием дифференциального коэффициента усиления. Пусть на

вход неинвертирующего усилителя с коэффициентом передачи

звена обратной связи β подано постоянное напряжение U BX .

Выходное напряжение схемы при бесконечно большом K U опре-

делится соотношением:

U ВЫХ = U BX β .(9.16)

При конечном K U выходное напряжение будет отличаться

на величину ∆U ВЫХ :

(9.17)U ВЫХ + ∆U ВЫХ = U ВХ K U /(1 + β K U ) .

Вычтя из (9.17) выражение (9.16), получим:

(9.18)

∆U= −U / β(1 + β K ) .

ВЫХ

BX

U

– 182 –