Лекция 10. Частотная коррекция операционных усилителей.

Для того чтобы операционный усилитель был устойчив в широком диапазоне значений параметров цепей нагрузки и цепей отрицательной обратной связи, необходимо обеспечить однополюсной характер его АЧХ вплоть до частоты единичного усиления.

В многокаскадных ОУ количество полюсов не меньше количества используемых каскадов.

Введение частотной коррекции Миллера^(*) приводит к удалению основного f_p2 и неосновного f_p1 полюсов друг от друга (рис. 10.1). При этом, частота неосновного полюса f_p1 располагается выше частоты единичного усиления f₁. Кроме того, наличие запаса по фазе 60 и более требует выполнения соотношения

(10.1)

Рис. 10.1. Влияние коррекции Миллера на АЧХ двухкаскадного операционного усилителя

Ближайший к основному неосновной полюс (f_p1) после проведения частотной коррекции согласно выражению (10.1) является ограничивающим для частоты единичного усиления ОУ.

Частотная коррекция двухкаскадных оу

Перечень основных разновидностей частотной коррекции двухкаскадных ОУ с помощью емкости Миллера приведен в табл. 10.1.

Т а б л и ц а 10.1. Основные методы частотной коррекции для двухкаскадных ОУ

Метод	Область применения	Примечание
Коррекция Миллера (КМ)	Универсальный метод, оптимален для применения в низковольтных схемах ОУ, где ограничено использование каскода	Обеспечивает наименьшую частоту единичного усиления среди описываемых методов ( 0,4f1max). Не имеет ограничений на максимальную крутизну выходного каскада
Каскодная коррекция Миллера(*) (ККМ)	Применима в каскодных двухкаскадных ОУ с относительно небольшим диапазоном выходных токов	Обеспечивает наибольшую частоту единичного усиления (f1max) среди описываемых методов, однако имеет определенные ограничения на крутизну выходного каскада
Вложенная каскодная коррекция Миллера(*) (ВККМ)	Применима в универсальных каскодных двухкаскадных ОУ	Обеспечивает несколько меньшую частоту единичного усиления, чем ККМ ( 0,8F1), однако возможно устранить ограничение на крутизну выходного каскада

Коррекция Миллера

На рис. 10.2 показано упрощенное схемотехническое представление коррекции Миллера двухкаскадного ОУ с помощью емкости C_М, включенной между выходами каскадов.

Рис. 10.2. Упрощенная схема двухкаскадного ОУ с коррекцией Миллера

.

Рис. 10.3. Малосигнальная эквивалентная схема двухкаскадного ОУ с коррекцией Миллера

На эквивалентной схеме (рис. 10.3) C₂₃ и g₂₃ соответствуют входной емкости и крутизне первого (входного) каскада; r₂₃ – выходное сопротивление первого каскада; С₁ – входная емкость второго (выходного) каскада (без учета цепей частотной коррекции); g₁ – эквивалентная крутизна выходного каскада.

В табл. 10.2 приведены частоты полюсов и нулей ОУ с коррекцией Миллера, которые оказывают наиболее существенное влияние на АЧХ и ФЧХ в интересующем диапазоне частот.

Т а б л и ц а 10.2. Частоты полюсов и нулей ОУ с коррекцией Миллера

Основной полюс, f (Гц)	Неосновной полюс, f (Гц)	Нуль, f(Гц)

Влияние нуля (см. табл. 3.20), которое проявляется в дополнительном фазовом сдвиге, особенно сильно при С_Н = C_М и ослабевает при С_Н >> C_М. Для частичной нейтрализации влияния нуля, последовательно с емкостью Миллера включают дополнительное сопротивление R_М (рис. 10.4).

Рис. 10.4. Включение сопротивления последовательно с емкостью Миллера в двухкаскадных ОУ с коррекцией Миллера