6.3. Влияние второго полюса диаграммы Боде оу на характеристики базовых каскадов с равномерными ачх

В быстродействующих ОУ диаграмма Боде часто имеет второй полюс диаграммы в полосе частот до частоты единичного усиления (Рисунок 6.8).

ОУ с такими диаграммами Боде называют ОУ без внутренней коррекции АЧХ [8-10]. Они предназначены для создания каскадов с высокими коэффициентами усиления, так как их можно использовать при глубинах обратных связей до А_max ( ). В частности, они используются для усилителей электродинамических микрофонов с коэффициентами усиления около 46 дБ [7]. Заметим, что такие ОУ могут использоваться с цепями внешней коррекции АЧХ (фазовой коррекции), приводящей к простейшей диаграмме Боде ОУ с цепями внешней коррекции [5, 8-10]. Однако целесообразность использования ОУ с цепями внешней коррекции ограничена снижением частоты единичного усиления ОУ и усложнением схемы каскадов дополнительными цепями внешней коррекции.

Наличие для усилительных каскадов с позволяет построить диаграмму Боде лишь приближенно (см. рисунок 6.8).

При глубинах обратных связей больших А_max усилитель близок к самовозбуждению [18-20], т.к. одновременно выполняются и условие баланса амплитуд, и условие баланса фаз (6.3). Это обусловлено увеличением фазового сдвига, вносимого ОУ за счет второго полюса, до , который отрицательную обратную связь для нижних и средних частот изменяет на положительную обратную связь в области частот близких к .

Р еальная величина при оказывается увеличенной за счет влияния в раз ( , где ). При увеличении ( ) увеличивается до раз (повышение верхней граничной частоты до 0,5 октавы).

Дальнейшее повышение ( ) ведет к появлению подъема АЧХ на верхних частотах (до 1.12 дБ) при практически неизменной величине . Запас устойчивости по фазе при составляет 45^о (см. рисунок 6.8). При подъем АЧХ на верхних частотах резко увеличивается (до 40 дБ и более) и усилитель становится близким к самовозбуждению (даже если не учитывается влияние паразитных емкостей, усугубляющих проблему обеспечения устойчивости таких каскадов).

Площадь усиления неинвертирующего каскада при наличии второго полюса на диаграмме Боде ОУ ( ) определяется соотношением [20]:

, (6.17а)

которое при отсутствии ( , ) тождественно (6.17). Очевидно, что наличие ведет к резкому увеличению площади усиления каскада на ОУ, но сокращает "рабочую область" диаграммы Боде по диапазону частот до

Для инвертирующего каскада к изложенному выше следует добавить, что его коэффициент передачи ниже, чем у неинвертирующего, на величину , не зависящую от частоты (как и в случае ОУ с простейшей диаграммой Боде (см. (6.40) и рисунок 6.6)). То есть изменение граничных частот для него полностью аналогично описанному выше для неинвертирующего каскада.

Заметим, что большинство серийных ОУ имеет значения близкие к значениям (или равные ). В справочных данных это выражается иногда косвенно, через указание запаса устойчивости по фазе на частоте единичного усиления. При запас устойчивости по фазе на частоте составляет 45^о (эта ситуация возникает для неинвертирующего повторителя). Такой запас считается минимально-допустимым при использовании ОУ в устройствах с глубокой обратной связью. При этом для базовых схем усилительных каскадов подъем АЧХ на верхних частотах, близких к , не превышает 1,2 дБ.

Уменьшение запаса устойчивости по фазе ниже 45^о ведет к резкому возрастанию неравномерности АЧХ в области частот близких к .