Характеристики во временной области.
𝑡 = 1 ; 𝑡
= 500 мкс
И 2𝑓 И
Рис.22 Форма сигнала на выходе ИНТЕГРАТОРА при 𝑡𝑚𝑎х = 500 мкс и 𝑡𝑚𝑎х = 2500 мкс
Рис.23 Форма сигнала на выходе ДИФФЕРЕНЦИАТОРА при 𝑅0 = 340 Ом и при 𝑅0 = 0,1 Ом
Вывод: Мы изучили схемотехнические особенности построения интегральных ОУ, принцип построения макромодели в частотной области, а также исследовали влияние внешних цепей ОС на характеристики устройств с ОУ.
Контрольные вопросы
АЧХ и ФЧХ усилителя стоят в логарифмическом масштабе. На частоте fгр, где резистивное и емкостное сопротивления равны аппроксимированная АЧХ претерпевает излом. На частоте излома усиление усилителя падает на 3 дБ. Начиная с fгр при увеличении частоты в 10 раз во сколько же раз уменьшается коэффициент усиления по напряжения каскада. Таким образом скорость спада АЧХ за частотой излома составляет -20 дБ/дек.
ФЧХ аппроксимируется тремя отрезками прямых, причем наклон прямой составляет - 45/дек, а сопряжение асимптот происходит на частотах 0,1 fгр и 10 fгр при максимальной погрешности аппроксимации 5,7. На частоте fгр, отставание фазы выходного сигнала по отношению ко входному составляет 45. На частоте fi усиление усилителя уменьшается до 0 дБ или единицы, а фазовый сдвиг достигает -90
АЧХ и ПХ ОУ и усилителя переменного тока практически не отличаются. Полоса пропускания АЧХ ОУ больше.
В усилительных устройствах ОС используется для уменьшения искажений и повышения стабильности усиления и режима работы усилительных элементов.
Применение ОС способствует расширению полосы пропускания частот и снижению частотных искажений в пределах этой полосы.
Неинвертирующий усилитель с ОС - цепь из резисторов R1 и R2 образует последовательную ОС по входу и параллельную по выходу.
Инвертирующий усилитель с ОС - цепь ОС образуется резисторами R1 и R2, при этом получается параллельная по инверсному входу ОУ и параллельная по выходу ОС. Глубина ОС в обеих схемах одинакова
Инвертирующий усилитель с высоким входным сопротивлением - используется Т-образная цепь. Резисторы, подключаемые ко входу выбираются высокоомными, два других регулируют коэффициент усиления и, соответственно, глубину ОС.
Операционный повторитель - получается в неинвертирующем усилителе при R2=0. Резистор R4 составляет десятки и сотни Ом. Оно определяет входное сопротивление и, соответственно, глубину ОС.
ОУ в режиме интегратора и в режиме дифференциатора - элементы RC определяют глубину ОС.
Усилитель возбуждается, если фаза достигает -180град, а петлевое усиление, на этой частоте, больше 1.
7.
а) Неинвертирующий усилитель б) Инвертирующий усилитель
8. Параллельная ОС по напряжению: входное и выходное сопротивления уменьшаются. Последовательная связь по току: входное и выходное сопротивления увеличиваются.
9.
а) ОУ в режиме интегрирования
б) ОУ в режиме дифференцирования
10. АЧХ интегратора имеет такой же вид, как и АЧХ ОУ без ОС.
Идеальная кривая дифференцирования представляет собой прямую линию с наклоном +20 дБ/дек. На низких частотах коэффициент усиления очень мал, на высоких частотах начинает увеличиваться, однако АЧХ не может выйти за границу АЧХ ОУ без ОС и идет по ней.
Последняя имеет наклон -20 дБ/дек.