15.7. Повышение нагрузочной способности интегральных операционных усилителей

Выходной ток интегральных операци­онных усилителей обычно составляет не более 20 мА. Существует много способов, с помощью которых можно без особых за­трат увеличить этот ток приблизительно в 10 раз. Для этого можно применить, на­пример, мощные выходные каскады. Для низкочастотных входных сигналов можно использовать двухтактные эмиттерные по­вторители в режиме В. Однако из-за низ­кого быстродействия операционных усилителей даже при наличии отрицательной обратной связи возникают ощутимые пере­ходные искажения. Их можно значительно ослабить, вводя в схему дополнительные резисторы (R₁ на схеме рис. 15.20). В этом случае скорость нарастания выходного на­пряжения увеличивается в (1 + R₁/R) раз. В результате этого при сопротивлении на­грузки R равном 5 Ом, при использова­нии стандартного операционного усилите­ля (например, типа А 741) можно полу­чить при большом сигнале полюсу частот порядка 1 кГц. Операционные усилители на полевых транзисторах отличаются, как правило, существенно большей скоростью нарастания выходного сигнала. Например, для усилителя типа LF 356 эта скорость составляет 12 В/мкс. Такие усилители по­зволяют расширить диапазон эффективно усиливаемых частот в режиме большого сигнала до 20 кГц.

Именно такими характеристиками обладает схема, представленная на рис. 15.21. Раскачка на транзисторы око­нечного каскада в этой схеме подается с выводов питания операционного усилите­ля. При этом транзисторы выходного ка­скада образуют комплиментарные пары с выходными транзисторами операционно­го усилителя.

При малых выходных токах транзи­сторы T₁ и Т₂ оконечного каскада заперты. В этом случае весь выходной ток протекает через операционный усилитель.

Рис. 15.20. Схема усилителя тока с комплиментарными эмиттерными повторителями.

Рис. 15.21. Схема усилителя тока с комплиментарными парами транзисторов.

При больших сигналах транзисторы Т₁ и Т₂ открываются н основная часть выходного тока проходит через них. При этом выходной ток операционного усилителя остается ограниченным величиной 0,6B/R₁.

Существенное преимущество данной схемы по сравнению с предыдущей со­стоит в том, что благодаря наличию тока покоя операционного усилителя на перехо­дах база-эмиттер транзисторов выходно­го каскада присутствует начальное напря­жение смещения. Величина напряжения смещения зависит от значения сопротивле­ний R₁ которые выбираются так, чтобы это напряжение составляло около 400 мВ. При такой величине смещения переходная область предельно уменьшается, однако ток покоя в выходном каскаде еще будет отсутствовать, в результате. чего нет необ­ходимости принимать дополнительные меры для его стабилизации.

16. Источники питания

Для любого электронного устройства необходим источник питания, который должен давать в общем случае одно или несколько значений постоянного напряжения. При большом потреблении мощности использование в качестве источника питания гальванических батареи неэкономично. В этом случае постоянное напряжение получают путем трансформирования и последующего выпрямления напряжения сети. Полученное таким способом напряжение питания, как правило, имеет заметную пульсацию и изменяется в зависимости от нагрузки и колебаний напряжения сети. Поэтому в цепь питания часто включают стабилизатор напряжения, который компенсирует эти изменения напряжения. В двух последующих разделах рассмотрен способ получения нестабилизированного постоянного напряжения и описаны схемы различных стабилизаторов напряжения.