Работа оу в режиме переменного тока.

В простейшем случае однокаскадный усилитель можно представить (рис.1.3) в виде инерционного звена первого порядка, где К_U0 U_BX - эквивалентный источник выходного сигнала.

Если принять R_н>>R_вых, что обычно имеет место на практике, то выражение для комплексного коэффициента передачи ОУ будет иметь вид:

(1.1)

где R_вых — выходное сопротивление усилителя; С_э - эквивалентный конденсатор, отображающий емкость р-п переходов транзисторов и распределенную емкость монтажа.

Для построения амплитудно-частотной характеристики усилителя необходимо найти модуль комплексного коэффициента передачи по выражению:

(1.2)

На рис. 1.4, а приведена АЧХ усилителя K_U0(ω) = F(f), где значение коэффициента усиления выражено в децибелах К_дб(ω) = 20∙lg∙К_U0(ω), а частота - в логарифмическом масштабе. Здесь f_ср - частота среза, при которой коэффициент передачи ОУ уменьшается до значения K_{ср дБ} (ω) = 20∙lg∙ 0,707∙K_u0. Частота f₁ соответствует частоте единичного усиления ОУ.

При подаче сигнала на неинвертирующий вход ОУ его фазо-частотная характеристика φ(ω) = F(f) описывается выражением:

(1.3)

График ФЧХ приведен на рис. 1.4, б, откуда видно, что на частотах f_ср и f₁ запаздывание выходного напряжения составляет соответственно 45° и около 90°.

Многокаскадный усилитель можно представить как цепочку последовательно включенных каскадов, каждый из которых имеет свой коэффициент усиления и постоянную времени τ = RC, аналогично рассмотренной схеме рис. 1.3. Модуль комплексного коэффициента передачи каждого каскада и фазовый сдвиг сигнала определяется аналогичными выражениями (1.2), (1.3). Тогда общий коэффициент усиления ОУ трех усилителей по модулю и суммарный фазовый сдвиг найдем из выражений. Многокаскадный усилитель можно представить как цепочку последовательно включенных каскадов, каждый из которых имеет свой коэффициент усиления и постоянную времени х = RC, аналогично рассмотренной схеме рис. 1.3. Модуль комплексного коэффициента передачи каждого каскада и фазовый сдвиг сигнала определяется аналогичными выражениями (1.2), (1.3). Тогда общий коэффициент усиления ОУ трех усилителей по модулю и суммарный фазовый сдвиг найдем из выражений:

- коэффициенты усиления по напряжению и фазовые сдвиги выходных сигналов отдельных каскадов.

Выполнив вычисления и построение АЧХ и ФЧХ всего усилителя, получим графики, приведенные на рис. 1.5. Здесь АЧХ аппроксимирована отрезками для демонстрации изменения крутизны спада характеристики на высоких частотах (рис. 1.5, а). Каждый каскад усиления представлен звеном первого порядка и создает спад АЧХ 6 дБ/октаву.

Причины погрешностей выполнения операций на основе оу.

Точность выполнения операций определяется в значительной мере отклонением параметров ОУ от идеальных значений. Рассмотрим влияние некоторых из них на примере реализации операции суммирования. Схема сумматора по инвертирующему входу ОУ приведена на рис. 1.6. Если собственный коэффициент усиления ОУ (при разомкнутой ООС) достаточно большой, например, К_U0 = 2÷10 , то потенциал его суммирующей точки U_Σ близок к нулю.

Знание изложенных свойств ОУ важно для понимания физических процессов при выполнении математических операций с входными сигналами, а также вывода соотношений коэффициентов передачи сигналов. Выражение для определения выходного напряжения инвертирующего сумматора при К_U0—> ∞ имеет вид:

При выполнении операций неинвертирующим сумматором выходные сигналы подаются, как показано на рис. 1.7, через резисторы на неинвертирующи вход ОУ.