Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Лекции / Лекции по АИС после ОУ.doc
Скачиваний:
92
Добавлен:
16.04.2013
Размер:
534.53 Кб
Скачать

R1 - u1 c -

C1 R2

Усилитель мощности Компаратор

(бустер)

+ U2 +

- -

U1 вых

1 10 1 вых

Для получения больших токов подключают U0 =”1” при U2 > U1

мощный ЭП, можно двухтактный вариант. U0 =”0” при U12 < U1

U0 = A0U(U2-U1)

0  U0  Ulim

На базе ОУ возможны реализации: логарифмического преобразователя, экспоненциального усилителя, преобразователей ток напряжение, стабилизаторов напряжения, источников тока, ограничителей, умножителей, полосовых усилителей, фазовращателей, мультиплексоров и т.д.

Частотные характеристики ОУ

В любом многокаскадном устройстве после некоторой частоты начинается спад коэффициента усиления, каждый каскад является емкостной нагрузкой для предыдущего и имеет конечный входной и выходной импеданс, таким образом, усилительный каскад эквивалентен фильтру низких частот.

Уменьшение реактивного сопротивления конденсатора при увеличении частоты ведет к появлению спада характеристики с наклоном 6 дБ/октаву. Амплитудно-частотную характеристику можно выразить в общем виде:

A0U(f) = A0U(0)/[(1+jf/f1)(1+jf/f2)(1+jf/f3)…],

где A0U – коэффициент усиления без ОС на нулевой частоте, точки излома называются полюсами

f1 < f2 < f3 ….

Порядки величин этих частот f110Гц , f21-3МГц для большинства ОУ. Часто рассматривают диапазон частот f2>>f12, f2<<f22, f2<<f32. В этом диапазоне частот можно записать

A0UA0U(0)/j(f/f1)=A0U(0)f1/jf,

при 3f1ff2/3.

Частота единичного усиления fu:

fU = A0U(0)f1 ; при f = fU , A0U(0)f1/fU = 1.

Коэффициент усиления без ОС :

A0U  fU/jf.

Коэффициент усиления в схеме с ОС:

AUос(f) = AUос(0)/[1+AUос(0)/A0U] , с учетом предыдущего выражения

AUос(f) = AUос(0)/[1+jfAUос(0)/fu].

Коэффициент усиления монотонно убывает с ростом частоты,

При fAUос(0)/fU = 1, получим

AUос(f) = AUос(0)/(1+j1) = AUос(0)/2+450.

К-т усиления в схеме с ОС уменьшается в 2 раз или на 3дБ при частоте среза f1ос, которая будет и шириной полосы пропускания для схем с ОС

f1 = fU/AUос(0).

При переходе к схемам с ОС ширина пропускания BWос увеличивается во столько раз, во сколько уменьшится коэффициент усиления:

BWос/BW0 = Auос(0)/AUос(0)

fU=AUос(0)BWос=AU0(0)f1=AU0(0)BW0

АЧХ ОУ без ОС и с ОС показаны на диаграмме Боде: A0U(0) 3 дБ

Характеристика аналогична RC-фильтрам A0U(f)

С полосой пропускания f1

Низкочастотный фильтр имеет фазовую

характеристику , показанную на рисунке рядом AUос(0) 3 дБ

Фазовый сдвиг

-900 AUос(f)

-450 BW0= f1 BWос= f1ос fU

0,1f3дБ f3дБ 10f3дБ

Совместный вид АЧХ и ФЧХ для гипотетического ОУ, состоящего из нескольких каскадов:

AU лог.масштаб

Фазовый сдвиг

-2700

-1800

-900

00

f f2 f3 Частота, лог.масштаб

На частотах, при которых сдвиг по фазе достигает 1800, а коэффициент усиления больше единицы, обратная связь из отрицательной превращается в положительную, могут возникнуть автоколебания. Можно сформулировать требования к устойчивости.

Критерий устойчивости усилителей с ОС: фазовый сдвиг не должен превышать 1800 при разомкнутой ОС на частоте, при которой коэффициент передачи в цепи ОС равен единице. Особенно важно у повторителей!

AUос(0) > AoU при f = f180

или

A0U = AUос(0) при f < f180 ,

т.е. частота, на которой A0U становится равным AUос (0) должна быть меньше f180. Заметим, что необходимо условие малых фазовых смещений в цепях ОС. Чаще всего в ОС ставят только резисторы, условие выполняется.

Можно систематизировать рассмотренные характеристики

Положительная ОС, FA0U<0

Отрицательная ОС, FA0U>0

Неустойчивость

FA0U< -1

AUос 

Автоколебания на частоте f180

Устойчивость

-1<FA0U<0

AUос>A0U

Повышенный коэффициент

усиления

Пониженная устойчивость

коэффициента усиления

Узкая полоса пропускания

(BWос<BW0)

Худшие значения

сопротивлений:

Zвх.ос<Zвх0 Zвых.ос > Z0вых

Меньшая линейность

(сильнее искажения)

Устойчивость

AUос<A0U (проигрыш по

усилению)

Хорошая устойчивость

коэффициента усиления

Расширенная полоса

Пропускания (BWос<BW0)

Лучшие значения

сопротивлений:

Zвхос>Zвх0

Zвых.ос>Zвых0

Хорошая линейность

(меньше искажений)

Коррекция усилителей.

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Мы не исправляем ошибки в тексте (почему?), но будем благодарны, если вы все же напишите об ошибках.