- •1. АЭУ. ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
- •1.1. Назначение, область применения, классификация аналоговых
- •1.2. Усилитель как основной элемент АЭУ
- •1.3. Классификация усилителей
- •1.4. Параметры усилителей
- •1.4.1. Выходные и входные данные
- •1.4.2. Коэффициенты усиления
- •1.4.3. Частотная и фазовая характеристики
- •1.4.4. Переходная характеристика
- •1.4.5. Линейные искажения
- •1.4.7. Помехи и собственные шумы в АЭУ
- •1.4.8. Амплитудная характеристика
- •1.4.9. Нелинейные искажения
- •1.4.10. Потребляемая мощность и коэффициент полезного действия
- •2. УСИЛИТЕЛЬ (АЭУ) КАК ЧЕТЫРЕХПОЛЮСНИК
- •2.1. Основные определения
- •2.1.1. Четырехполюсники, их параметры и эквивалентные схемы
- •2.1.2. Определение показателей усилителя через параметры
- •2.2. Использование обратной связи в АЭУ
- •2.2.1. Виды обратной связи
- •2.2.2. Использование параметров четырехполюсника для описания
- •2.2.3. Коэффициент петлевого усиления и глубина обратной связи
- •2.2.4. Влияние обратной связи на коэффициент сквозного усиления
- •2.2.6. Влияние обратной связи на стабильность усилителя
- •3. РАБОТА АКТИВНОГО ЭЛЕМЕНТА В УСИЛИТЕЛЬНОЙ СХЕМЕ
- •3.1. Схемы включения биполярных транзисторов
- •3.1.2. Включение биполярного транзистора по схеме с общей базой
- •3.2. Схемы включения полевых транзисторов
- •3.2.1. Общие сведения
- •3.2.2. Включение полевого транзистора по схеме с общим истоком
- •3.2.3. Включение полевого транзистора по схеме с общим затвором
- •3.2.4. Включение полевого транзистора по схеме с общим стоком
- •3.3. Режимы работы активных элементов
- •3.3.1. Общие положения
- •3.3.2. Режим А
- •3.3.3. Режим В
- •3.3.4. Режим С
- •3.3.5.Режим D
- •3.4. Цепи питания активных элементов
- •3.4.1. Общие положения
- •3.4.2. Подача смещения фиксированным током базы
- •3.4.3. Подача смещения фиксированным напряжением базы
- •3.4.4. Эмиттерная стабилизация
- •3.4.5. Коллекторная стабилизация
- •3.4.7. Цепи питания полевых транзисторов
- •4. КАСКАДЫ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО УСИЛЕНИЯ
- •4.1. Общие сведения
- •4.2. Транзисторный резисторный каскад
- •4.2.1. Частотная характеристика. Область средних частот
- •4.2.2. Частотная характеристика. Область нижних частот
- •4.2.3. Частотная характеристика. Область верхних частот
- •4.3. Резисторный каскад на полевом транзисторе
- •4.3.1. Принципиальная и общая эквивалентные схемы
- •4.3.2. Частотная характеристика. Область средних частот
- •4.3.3. Частотная характеристика. Область нижних частот
- •4.3.4. Частотная характеристика. Область верхних частот
- •4.4. Широкополосные каскады и коррекция частотных характеристик
- •4.4.1. Общие положения
- •4.4.2. Влияние цепи RЭ,CЭ (RИ,CИ) на работу резисторного каскада
- •4.4.3. Высокочастотная индуктивная коррекция
- •4.4.4. Низкочастотная коррекция
- •4.5. Трансформаторный каскад
- •4.5.1. Эквивалентная схема трансформатора
- •4.5.3. Поведение трансформаторного каскада в области низких частот
- •4.5.4. Поведение трансформаторного каскада в области высоких частот
- •4.6. Специальные схемы каскадов предварительного усиления
- •4.6.1. Каскодный усилитель
- •4.6.2. Усилитель с распределенным усилением
- •4.6.3. Повторители напряжения с улучшенными характеристиками
- •4.6.4. Дифференциальный каскад
- •4.6.5. Усилитель с динамической нагрузкой
- •5. КАСКАДЫ МОЩНОГО УСИЛЕНИЯ
- •5.1. Общие сведения
- •5.2. Однотактные усилители мощности
- •5.3. Двухтактные усилители мощности. Общие сведения
- •5.4. Двухтактная схема усилителя мощности
- •5.5. Бестрансформаторные усилители мощности
- •6. УСИЛИТЕЛИ ПОСТОЯННОГО ТОКА
- •6.1. Основные свойства усилителей постоянного тока
- •6.2. Усилители постоянного тока прямого действия
- •6.3. Усилители постоянного тока с преобразованием
- •6.4. Реактивные усилители
- •7. УСИЛИТЕЛИ С ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ
- •7.1. Устойчивость усилителей с обратной связью
- •7.2. Критерий устойчивости Найквиста
- •7.3. Многокаскадные усилители с обратной связью
- •7.5. Паразитные обратные связи и борьба с ними
- •8.1. Общие положения
- •8.2. Основные параметры ОУ
- •8.3. Основные схемы включения ОУ с ООС
- •8.3.1. Инвертирующий усилитель
- •8.3.2. Неинвертирующее включение ОУ
- •8.3.3. Инвертирующий сумматор сигналов
- •8.3.4. Интегрирующий усилитель
- •8.3.5. Активные фильтры на базе ОУ
- •8.3.6. Логарифмирующий и антилогарифмирующий усилители
- •9. РЕГУЛИРОВКИ В УСИЛИТЕЛЯХ
- •9.1. Общие положения
- •9.2. Регулировка усиления
- •9.3. Регулировка тембра
- •9.3.1. Общие положения
- •9.3.2. Пассивные регуляторы тембра
- •9.3.3. Активные регуляторы тембра
8.2. Основные параметры ОУ
Операционные усилители (ОУ) характеризуются целым рядом параметров, по которым можно определить пригодность данного ОУ для выполнения той или иной операции [18]. Перечислим основные параметры, характеризующие качество ОУ при работе в малосигнальном режиме.
Коэффициент усиления по напряжению без введения внешней обратной связи (КД). Коэффициент КД рассматривают как отношение изменения выходного напряжения к изменению входного дифференциального напряжения:
KД = |
∆U2 |
, |
(8.1) |
|
|||
|
∆U1Д |
|
|
где ∆U1Д - приращение входного дифференциального напряжения между
первым и вторым входом.
Для идеального операционного усилителя коэффициент усиления должен стремиться к бесконечности. Величина КД для реальных операционных усилителей лежит в пределах 103 – 106.
Коэффициент передачи синфазного сигнала (КСС), определяемый как отношение выходного напряжения к входному синфазному напряжению:
КCC = |
∆U2 |
. |
(8.2) |
|
|||
|
∆U1CC |
|
|
Величина этого коэффициента должна стремиться к нулю. Реальные значения КСС не равны нулю из-за асимметрии, существующей всегда во входных каскадах ОУ.
Коэффициент ослабления синфазного сигнала (КОСС), который находит-
ся как отношение коэффициента передачи синфазного сигнала КСС к коэффициенту усиления дифференциального сигнала КД:
КОСС,дБ = 20lg |
КСС . |
(8.3) |
|
КД |
|
249
Обычно значение КОСС выражают в децибелах. Величина КОСС для современных ОУ достигает -60 -120 дБ.
Входное напряжение сдвига (UСДВ) – дифференциальное напряжение, необходимое для получения выходного напряжения, равного нулю. Для идеального усилителя UСДВ = 0, для реального – UСДВ = (0,5 – 5) мВ.
Входной ток смещения (IВХ.СМ) – ток, любого входа, необходимый для получения нулевого напряжения на выходе ОУ. Для идеального операционного усилителя IВХ.СМ = 0, для реального IВХ.СМ = (10-3 – 102) мкА.
Входное сопротивление (RВХ.Д) – отношение приращения дифференциального входного напряжения к вызванному им приращению входного тока:
R |
ВХ.Д |
= |
∆U1Д |
. |
(8.4) |
|
|||||
|
|
∆I |
|
||
|
|
|
1 |
|
|
В идеальном случае входное сопротивление стремится к бесконечности.
Вреальных ОУ входное сопротивление может быть равным 103 – 109 Ом. Иногда рассматривают входное сопротивление для синфазного сигнала,
равное отношению изменения входного синфазного напряжения к результирующему изменению входного тока смещения.
Частота единичного усиления (fB) – верхняя частота, при которой коэффициент усиления ОУ без обратной связи становится равным единице (0дБ). При этом считается, что спад частотной характеристики происходит со скоростью 6 дБ/окт. В реальных ОУ fB может достигать величины 100 МГц.
Время установления (tУ) – как и для общего определения переходной характеристики, является временем нарастания переднего фронта сигнала на выходе от 10 до 90 % при подаче на вход единичного скачка напряжения.
Скорость нарастания – отношение размаха выходного напряжения, измеряемого от 10 до 90 % переднего или заднего фронта, к времени, необходимому для того, чтобы выходное напряжение пересекло эти уровни. Измеряется при подаче на вход усилителя большого сигнала, обеспечивающего полное использование ОУ по напряжению питания.
250