Характеристики и параметры оу
Параметры ОУ можно условно подразделить на четыре группы: входные, выходные, передаточные и питания.
К последней группе относятся напряжения питания и их допустимые отклонения, а также ток, потребляемый ОУ в режиме покоя. К группе входных параметров относятся следующие: напряжение смещения, входные токи, входные сопротивления, коэффициент ослабления синфазного сигнала, допустимые синфазное и дифференциальное входные напряжения. Напряжение смещения (Uсм) – это постоянное напряжение, которое необходимо подать на вход, чтобы выходное напряжение ОУ было равно нулю. Появление выходного напряжения при закороченных входах обусловлено неидентичностью параметров элементов, входящих в дифференциальные каскады, а также технологическим разбросом параметров элементов, входящих в цепи компенсации постоянного напряжения. Входные токи (Iвх1, Iвх2) обусловлены необходимостью обеспечить нормальный режим работы дифференциального каскада на биполярных транзисторах. Если входной каскад выполнен на полевых транзисторах, то входные токи – это токи всевозможных утечек. Если к обоим входам ОУ подключены источники сигналов с разными внутренними сопротивлениями, то входные токи даже в идеальном каскаде (оба входных тока одинаковы) создают разные падения напряжения на этих сопротивлениях. В этом случае между входами ОУ появится дифференциальное напряжение, изменяющее выходной сигнал. Для уменьшения этого напряжения сопротивления, подключенные к обеим входам, следует выбирать одинаковыми. В качестве параметра ОУ приводится и разность входных токов (Iвх = Iвх1 – Iвх2). Входные сопротивления в зависимости от характера подаваемого сигнала подразделяют на дифференциальное (для дифференциального сигнала) и синфазное (сопротивление общего вида). Входное дифференциальное (Rдиф) сопротивление определяется как полное входное сопротивление со стороны любого входа, в то время как второй вход соединен с общей шиной, т.е. это сопротивление между двумя входными выводами. Синфазное сопротивление (Rсф) определяется как сопротивление между общей шиной и соединенными между собой входами. Rсф обычно на два порядка больше Rдиф.
Допустимое дифференциальное напряжение (Uдиф) – это максимальное напряжение между входами ОУ.
Допустимое синфазное напряжение (Uсф) – это максимальное напряжение между каждым входом и общей шиной.
Коэффициент ослабления синфазных входных напряжений (Кос.сф) характеризует способность ОУ подавлять сигналы приложенные к обоим входам одновременно. Кос.сф определяется как отношение напряжения синфазного сигнала, поданного на оба входа, к дифференциальному входному напряжению, которое обеспечивает на выходе тот же сигнал, что и в случае синфазного напряжения:
(3.102)
К группе выходных параметров относятся выходное сопротивление, выходное напряжение, выходной ток. Выходное сопротивление (Rвых) – величина, равная отношению приращения выходного напряжения к вызывающей его активной составляющей выходного тока. Выходное напряжение (Uвых) – это напряжение на выходе в режиме насыщения. Uвых приводится для области плюсовых и минусовых значений. Выходной ток (Iвых); ток нагрузки (Iн) – это предельно допустимое значение тока ОУ. Иногда взамен Iн приводится допустимое значение сопротивления нагрузки (Rн).
К группе передаточных параметров относятся коэффициент усиления по напряжению (К); частота единичного усиления (f1); скорость нарастания выходного напряжения, время установления и восстановления. Коэффициент усиления определяется как и в обычных усилителях. Частота единичного усиления – это частота, на которой коэффициент усиления ОУ равен единице. Иногда в технических условиях приводится полоса пропускания ОУ.
Кроме рассмотренных основных параметров ОУ характеризуются довольно значительной группой специфических параметров, что обусловлено их применением в схемах самого разнообразного назначения.
Из характеристик наиболее важными являются амплитудная и АЧХ. Их вид приведен на рисунке 3.32. Амплитудная характеристика приводится по каждому входу. Кривая 1 (рисунок 3.32а) для сигнала, поданного на неинвертирующий вход, а кривая 2 – для инвертирующего входа. На участках а-б и а'-б' усилитель работает в линейном режиме; остальные области – это режим насыщения. Пунктирная линия соответствует наличию положительного напряжения смещения. Особенность АЧХ ОУ состоит в том, что он усиливает сигналы постоянного тока, т.е. fн = 0 (рисунок 3.32б).
а б
а – передаточная (амплитудная); б – АЧХ.
Рисунок 3.32 – Характеристики ОУ
Широкое применение ОУ в различных схемах стимулирует совершенствование и разработку новых типов ОУ со специальными характеристиками. Отечественной промышленностью выпускается довольно многочисленная группа ОУ самого различного назначения в интегральном исполнении – это ИМС серии К140УД, К153УД, К553УД, К154УД и т.д.