
- •Часть 4 электронные устройства
- •Глава 12 электронные усилители 239
- •Глава 12 электронные усилители
- •12.1. Общие определения
- •12.2. Основные показатели и характеристики усилителей
- •12.3. Типы соединения звеньев в усилителях
- •12.4. Влияние обратной связи на параметры усилителя
- •12.5. Схемотехника усилителей переменных сигналов
- •12.5.1. Обобщенная структурная схема усилителя
- •12.5.2 Режимы работы усилительных элементов
- •12.5.3. Каскады промежуточного усиления на транзисторах
- •12.5.4. Повторители тока и повторители напряжения
- •12.5.5. Каскады усиления мощности
- •12.6. Схемотехника усилителей постоянного тока
- •12.7. Операционные усилители
- •Статические параметры оу
- •Динамические параметры оу
- •12.8. Генераторы синусоидальных колебаний
- •12.9. Избирательные усилители
Статические параметры оу
Коэффициент
усиления
,
определяемый как отношение изменения
выходного напряжения к соответствующему
изменению разности входных напряжений.
В идеальных ОУ
,
в реальных ОУ
составляет
или в децибелах (
)
.
Так как
ограничено напряжением источника
питания, которое обычно не превышает
,
то при очень больших коэффициентах
усиления
очень мало. При больших
транзисторы попадают в режим насыщения.
Типичная зависимость
,
называемая передаточной характеристикой,
выглядит следующим образом (рис. 12.96).
|
Она
имеет три области: область усиления
и две области насыщения. В области
усиления эта зависимость линейна и
ее наклон определяет
|
Рис. 12.96 |
Границы
области усиления отстоят обычно на
от соответствующих напряжений питания.
Основное
назначение ОУ - усиление дифференциального
сигнала, но имеется отклик и на синфазный
сигнал. Коэффициент
передачи синфазного сигнала
определяется при подаче на оба входа
ОУ одного и того же сигнала относительно
земли.Передаточная
характеристика ОУ для синфазного сигнала
приведена на рис. 12.97.
|
Как
видно из этой характеристики
|
Рис. 12.97 |
Обычно
задается в децибелах и лежит в диапазоне
.
Входное
сопротивление
- дифференциальное сопротивление по
переменному току на входе
,
определяемое как отношение приращения
дифференциального входного напряжения
к соответствующему приращению тока
неинвертирующего входа в режиме короткого
замыкания. Входное сопротивление
идеального ОУ
.
Реальное
в зависимости от схемы входного каскада
ОУ составляет
,
если входной каскад выполнен на биполярных
транзисторах и
,
если на полевых. Этот параметр зависит
от температуры и частоты. Большое
позволяет обеспечить управление
усилителем при наименьших затратах
мощности источником сигнала и передать
на вход ОУ без потерь напряжение источника
сигнала. Синфазное входное сопротивление
,
т.е. сопротивление между объединенными
входами ОУ и землей обычно на один - два
порядка больше
и в справочных данных не приводятся.
Выходное
сопротивление
- внутреннее сопротивление выхода ОУ.
Выходное сопротивление идеального ОУ
,
при этом все выходное напряжение
выделяется без потерь в нагрузке.
Реальное
составляет единицы и сотни Ом.
Напряжение
смещения
- постоянное напряжение, которое должно
быть приложено к дифференциальному
входу ОУ, чтобы его
.
Этот параметр учитывает разбаланс и
несимметрию входного дифференциального
каскада реального ОУ.
В
идеальном ОУ при
|
|
Рис. 12.98 |
Для
того, чтобы
стало равным нулю, необходимо подать
на вход равное по абсолютной величине,
но противоположное по знаку напряжение
.
Типичное значение
при
для ОУ на биполярных транзисторах
,
для ОУ на полевых транзисторах -
.
При большом коэффициенте усиления и
отсутствии обратной связи
может стать настолько большим, что ОУ
войдет в режим насыщения. Несмотря на
то, что ИС ОУ редко используются без
какой-либо обратной связи, в большинстве
случаев приходится вводить внешние
цепи коррекции с целью приведения
выходного напряжения к нулю. Эти меры
называются балансировкой ОУ или
установкой нуля. У многих ИС ОУ
предусмотрены специальные выводы для
подключения этих цепей.
Средний
ток
- среднее арифметическое значение
постоянных токов инвертирующего и
неинвертирующего входов в отсутствии
сигнала
.
Наличие этих токов приводит к появлению
напряжения на выходе при отсутствии
сигнала на входе и при настройке на нуль
по
.
Если цепи обоих входов ОУ имеют
неодинаковые сопротивления по постоянному
току, то они создадут разные падения
напряжения на этих сопротивлениях.
Между входами ОУ появится дифференциальное
напряжение, изменяющее выходное
напряжение. В ОУ на биполярных транзисторах
этот ток имеет величину
,
а на полевых транзисторах -
.
Входной
ток сдвига
- абсолютное значение разности токов
двух входов ОУ при выходном напряжении,
равном нулю. Этот параметр, подобно
,
характеризует величину несимметрии
входных каскадов ОУ. Из-за наличия
смещение выходного напряжения наблюдается
даже в устройствах, сбалансированных
по постоянному току, однако его влияние
намного меньше, чем
,
поскольку входной ток сдвига
в несколько раз меньше среднего входного
тока
.
Температурный
дрейф напряжения смещения
и температурный
дрейф разности входных токов
.
Настройка нуля сохраняется только при
той температуре, при которой она
производилась и в течение определенного
времени. Медленные изменения постоянных
напряжений и токов выражаются понятием
дрейфа. Температурный дрейф соответствует
изменению одного из параметров, вызванному
изменением температуры окружающей
среды на
.
Дрейф
для ОУ на биполярных транзисторах лежит
в диапазоне
,
на полевых транзисторах -
.
Дрейф
лежит в диапазоне
.
Максимальный
выходной ток
- предельная амплитуда выходного тока,
который может быть дан в нагрузку. Для
большинства ИС ОУ предельными являются
токи
.
Их значения определяют границы изменения
выходного напряжения, при которых не
будет заметных искажений.
Максимальная
мощность рассеивания
- максимально допустимая мощность,
которая может быть рассеяна ОУ при
наличии входного напряжения и подключенной
нагрузке.