Повышение максимального значения скорости нарастания

Чтобы установить, как можно повысить максимальную скорость нарастания выходного напряжения, необходимо прежде всего установить, какими параметрами усилителя она определяется Для этого подставим в уравнение (7.4) выражение для значения корректирующей емкости (7.3)

При заданной частоте среза максимальная скорость нарастания выходного напряжения будет тем больше, чем большая величина тока I_kмакс обеспечивается при заданной крутизне дифференциального каскада Для биполярных транзисторов отношение I_kмакс/S_D остается постоянным и составляет благодаря применению схемы «токового зеркала» (см. рис 7.4) величину

Дальнейшее повышение этой величины достигается путем введения отрицательной обратной связи по току. Этот способ осуществлен в широкополосном операционном усилителе LM 318. Его недостатком является, однако, значительное повышение дрейфа напряжения смещения, причиной которого является невозможность точного подбора идентичной пары резисторов отрицательной обратной связи.

Существенно большие значения скорости нарастания достигаются у операционных усилителей с полевыми транзисторами на входах. Как было показано в разд. 7.3, у операционного усилителя типа LF 356 крутизна входного каскада 5д достигает значения 0,35 ма/В при существенно большем токе I_kмакc = I_DA =120 мкА. Кроме того, при полной частотной коррекции частота среза скорректированной характеристики усилителя имеет значительно большую величину (около 5 МГц), так как вместо относительно низкочастотных биполярных р-n-р-транзисторов во всех критических местах установлены более высокочастотные р-канальные. При этом для максимальной скорости нарастания получим

k В соответствии с формулой (7.5) найдем, : что ширина полосы для выходного сигна-| ла максимальной амплитуды составит [ около 175 кГц вместо 9,5 кГц, как у стан-\ дартного биполярного операционного уси-> лителя цА 741. Динамические характери-| стики некоторых операционных усилителей l приведены в табл. 7.1

Таблица 7.1

Динамические характеристики операционных усилителей

7.4.5. Компенсация емкостной нагрузки

Если операционный усилитель имеет емкостную нагрузку, то последняя вместе с выходным сопротивлением усилителя образует фильтр нижних частот, который дает дополнительный фазовый сдвиг выходного напряжения. Все это уменьшает запас по фазе, и схема усилителя может самовозбудиться уже при незначительной величине нагрузочной емкости. Как показано на рис. 7.18, для предотвращения этого параллельно резистору отрицательной обратной связи можно подключить конденсатор С_C. При таком включении напряжение обратной связи получит на высших частотах опережающий фазовый сдвиг, который скомпенсирует вблизи критической частоты фазовый сдвиг, создаваемый емкостью нагрузки C_L. Этот способ называется компенсацией емкостной нагрузки.

Рис 7.18 Компенсация емкостной нагрузки

Действие конденсатора С_C можно усилить, если ввести в систему развязывающий резистор R_C с сопротивлением от 10 до 100 Ом (рис. 7.18). При этом через конденсатор С_C на вход усилителя будет передаваться напряжение U₁, которое опережает по фазе выходное напряжение U_a.