Вопрос 30
Всем ОУ для обеспечения рабочей точки входного каскада требуется входной ток (IIB).Он рассчитывается...
Рассчитывается по формуле IIB = (IN + IP)/2, где IN и IP - токи инвертирующего и неинвертирующего входов.
Для ОУ с полевыми транзисторами на входах и КМОП ОУ входные токи намного меньше, чем у ОУ, выполненных по биполярной технологии. На рис. 1 приведена схема, используемая при измерении входных токов.
Рис. 1. Схема, используемая при измерении входных токов
Входные токи обретают большое значение при высоком выходном сопротивлении источника сигналов. В этом случае большие входные токи приводят к уменьшению напряжения, поступающего на вход усилителя. Когда импеданс источника сигналов велик, лучше всего применять ОУ с полевыми транзисторами на входах или КМОП ОУ.
Ток потребления (ICC, или IDD) определяется как ток, протекающий через выводы питания ОУ VCC+ или VCC- во включённом состоянии, без нагрузки, при нулевом потенциале входа или выхода. Измеряется в амперах.
В справочных материалах фирмы Texas Instruments этот параметр обычно отображает полный ток в отсутствие входного сигнала, потребляемый всеми элементами микросхемы. Однако есть исключения: например, если речь идёт о микросхемах с несколькими ОУ в одном корпусе, то IDD - ток, потребляемый одним ОУ.
Вопрос 31
Входное сопротивление ОУ из-за последовательной отрицательной обратной связи увеличивается доже по сравнению с входным сопротивлением ОУ дифференциальному сигналу. Его величина определяется сопротивлением синфазному сигналу.
При наличии входного делителя
Rвх н и ус = R2 + R3. (8.12)
Амплитудно-частотная характеристика неинвертирующего усилителя подобна АЧХ инвертирующего усилителя
Реальные операционные усилители довольно далеки от идеала в отношении выходного сопротивления. Так, рассмотренный выше ОУ типа mА741 имеет rвых порядка 1 кОм. Оно, правда, в значительной степени уменьшается применением отрицательной обратной связи по напряжению. Снижение выходного напряжения схемы, вызванное падением напряжения на rвых при подключении нагрузки, передается на n-вход усилителя через делитель напряжения R1, R2. Возникающее при этом увеличение дифференциального напряжения компенсирует изменение выходного напряжения.
Выходное сопротивление операционного усилителя, не охваченного обратной связью, определяется выражением:
Для усилителя, охваченного обратной связью, в соответствии со схемой на рис. 12, эта формула принимает вид:
При работе усилителя, охваченного обратной связью, величина Uд не остается постоянной, а изменяется на величину
dUд= - dUn = -bdUвых (13)
Для усилителя с линейной передаточной характеристикой изменение выходного напряжения составляет
dUвых=KUdUд - rвых dIвых
Величиной тока, ответвляющегося в делитель напряжения обратной связи в данном случае можно пренебречь. Подставив в последнее выражение величину dUд из (13) с учетом (12), получим искомый результат:
Если, например, b =0,1, что соответствует усилению входного сигнала в 10 раз, а KU=105 , то выходное сопротивление усилителя mА741 снизится с 1 кОм до 0,1 Ом. Вышеизложенное, вообще говоря, справедливо в пределах полосы пропускания усилителя fп, которая для mА741 составляет всего только 10 Гц. На более высоких частотах выходное сопротивление ОУ с обратной связью будет увеличиваться, т.к. величина |KU| с ростом частоты будет уменьшаться со скоростью 20дБ на декаду (см. рис. 3). При этом оно приобретает индуктивный характер и на частотах более fт становится равным величине выходного сопротивления усилителя без обратной связи.