13. Анализ импульсного усилителя в области больших времен.
Область
больших времен - эта область низких
частот. Низкими частотами формируется
плоская вершина импульса. В области
больших времен влиянием Cо можно
пренебречь, так как Cо зарядится мгновенно
(за время
)
и за время длительности импульса τи не
будет оказывать своего влияния. Поэтому
эквивалентная схема импульсного
усилителя в области больших времен
имеет вид, рис. 5.
Рисунок 5 – Эквивалентная схема ИУ в области больших времен
Емкость
С1 имеет большой номинал, поэтому
заряжается медленно. По мере заряда С1
напряжение UС1 возрастает, вследствие
чего уменьшается
.
Таким образом, за счет процесса заряда
емкости С1 происходит спад плоской
вершины импульса на выходе усилителя.
Рассмотрим количественный анализ переходной характеристики в области больших времен. Считаем, что на вход усилителя поступает единичный импульс (7.1). В момент времени:
1. t=0; XС1=0; UС1=0 выходное напряжение определяется:
,
где R=RэR1/
(Rэ+ R1)
2.
t > 0;
где
По условию анализа Uвх=1, следовательно, переходная характеристика в области больших времен определяется выражением:
(8)
Нормированная переходная характеристика в области больших времен при подаче на вход единичного импульса Uвх =1;
(9)
Согласно выражению (9) можно построить график переходной характеристики в области больших времен, рис.6
Рисунок 6 – График переходной характеристики ИУ в области больших времен
За
счет влияния
переходная характеристика имеет спад
плоской вершины: абсолютный спад Δсп
=h(0)-h(и),
относительный спад:
(10)
Применив
разложение в ряд Маклорена (так как
)
и ограничиваясь первыми двумя членами
ряда, получим:
(11)
Из
выражения (11) видно, что для улучшения
переходной характеристики в области
больших времен
,
т.е. для уменьшения
,
необходимо увеличить н,
т.е. увеличить номинал С1.
В многокаскадных усилителях общий спад равен
Следовательно,
спад плоской вершины одного каскада
можно определить выражением
1=
общ/n,
где n-количество каскадов.
14. Общие сведения об операционных усилителях.
Операционный усилитель (ОУ) был разработан для выполнения математических операций (сложения, вычитания, дифференцирования, интегрирования, логарифмирования и др.) в аналоговых вычислительных машинах. Первый ламповый ОУ появился в 1942 году (США). Он содержал два двойных электровакуумных триода. Первые ОУ представляли собой громоздкие и дорогие устройства. С заменой ламп транзисторами операционные усилители стали меньше, дешевле, надежнее, и сфера их применения расширилась. Первые операционные усилители на транзисторах появились в продаже в 1959 году. Р. Малтер (США) разработал ОУ Р2, включавший семь германиевых транзисторов и варикапный мост. Требования к увеличению надежности, улучшению характеристик, снижению стоимости и размеров ОУ способствовали развитию интегральных микросхем, которые были изобретены в лаборатории фирмы Texas Instruments (США) в 1958 г. Первый интегральный ОУ μА702, имевший рыночный успех, был разработан Р. Уидларом (США) в 1963 году. В настоящее время сфера применения ОУ для выполнения математических операций резко снизилась по сравнению с другими их применениями. Номенклатура ОУ насчитывает сотни наименований. Операционные усилители выпускаются в малогабаритных корпусах и очень дешевы, что способствует их массовому распространению.