11.3 Застосування зворотного зв’язку у операційних підсилювачах для утворення пристроїв аналогової обробки сигналів

Передавальна функція підсилювача повинна забезпечити точне трансформування рівня вхідного сигналу у рівень сигналу при навантаженні.

Якщо підсилювач має струмовий вхід (забезпечує виконання умов для генератора струму сигналу) і струмовий вихід (генерує струм у навантаженні, тобто при будь-яких змінах навантаженнярівень вихідного струму лишається сталим, а вихідна напруга прямопропорційна), у такому випадку основна передавальна функція такого підсилювача – коефіцієнт підсилення за струмом(генератор стабільного струму).

Якщо пристрій має струмовий вхід, але на виході генерує напругу (напруга у навантаженні не залежить від опору навантаження, тобто вихідний струм прямопропорційний номіналу навантаження), то основна функція такого підсилювача – передаточний опір , і такий пристрій має назву – трансформатор опору.

Якщо підсилювач керується напругою, але у навантаженні генерується струм сигналу, то це трансформатор провідності .

Якщо підсилювач керується напругою і генерує у навантаженні стабільну напругу – це підсилювач напруги .

Розглянуті передавальні функції підсилювача можуть бути реалізовані різним застосуванням ВЗЗ.

Чотири основні схеми введення ВЗЗ подано на рис.11.7, а-г.

а)

б)

в)

г)

Рисунок 11.7 – Функціональні схеми зворотного зв’язку в операційних підсилювачах

Наведені схеми відповідно реалізують:

– послідовний ВЗЗ за напругою;

– паралельний ВЗЗ за напругою;

– послідовний ВЗЗ за струмом;

– паралельний ВЗЗ за струмом.

Для отримання напруги ВЗЗ, пропорційній струму (див. рис. 11.7, в, г), використовується датчик струму , опір якого відповідає умові.

Основні параметри розглянутих схем наведені у табл. 11.2.

Таблиця 11.2 – Параметри схем ОП з ВЗЗ на рис. 11.7, а-г

Вклю- чення	Підсилювач	Схема, рис. 11.7	Основні передавальні функції	Вхідний опір	Вихідний опір
Неінвертувальне	Напруги	а		Великий	Малий
	Трансформатор провідності	в			Великий
Інвертувальне	Трансформатор опору	б		Малий	Малий
	Струму	г			Великий

Розглянуті варіанти схем використовуються для побудови практично усіх схем підсилювачів.

11.4 Ачх та фчх операційного підсилювача

АЧХ підсилювача з безпосередніми зв'язками практично рівномірна від постійного струму () до деякої частоти зрізу (). Спад характеристики у ВЧ області викликає інтерес до частоти, на якій коефіцієнт підсилення схеми по напрузізменшується до одиниці. Смуга частот, що відповідає, зветься смугою одиничного підсилення (unity gain bandwidth).

ОП вміщує два–три каскади, кожний з яких може бути змодельований у вигляді RC–ланки, що утворюється великим вхідним опором каскаду і вхідною ємністю наступного каскаду. Тому передавальну функцію такого ОП можливо подати у такому вигляді:

,

де – коефіцієнт передачі ОП на постійному струмі.

Швидкість падіння результуючої АЧХ ОП (рис. 11.8, а) послідовно збільшується на – 20дБ/дек. ФЧХ одного каскаду ОП може бути подана у вигляді тангенсоїди = , яку у логарифмічному масштабі зручно апроксимувати зламаною лінією, що має стрибок – 90⁰ на частоті зрізу. Тому результуюча ФЧХ ОП послідовно збільшується на – 90⁰, рис. 11.8, б.

Рисунок 11.8 – АЧХ та ФЧХ некоректованого операційного підсилювача

Помилки апроксимації діаграми Боде (АЧХ і ФЧХ, що побудовані з використанням логарифмічного масштабу) прямими лініями на частоті зрізу не перевищують для АЧХ 3дБ, а ФЧХ на частотах iвідповідно +10.7⁰ і –10.7⁰.