4.6.4. Экспериментальное определение величин корректирующих элементов

При индивидуальном макетировании усилителя на ОУ можно использовать простой способ обеспечения устойчивости конкретного образца ОУ, основанный на графическом определении элементов корректирующей цепи, приведенной на рис. 4.27. Сначала измеряется на низкой частоте дифференциальный коэффициент усиления K_ОС без ОС. Затем замыкается цепь обратной связи с выбранным K_до. Измеряется частота генерации f_ген. На диаграмме Боде для петлевого усиления |Т(ω)| отмечается точка А (рис. 4.29) на оси частот, соответствующая частоте f_ген. Из этой точки строится перпендикуляр вниз от оси и на нем отмечается точка В ниже оси частот на -10 дБ (запас устойчивости по амплитуде, в точке В петлевое усилие меньше единицы). Из точки В проводят прямую с наклоном -20 дБ/дек до пересечения в точке С с графиком петлевого усилия |T(ω)|. По точке пересечения С определяют частоту f_кi. По частоте f_кi, известному сопротивлению R_i, (10 кОм для К140УД1В) и низкочастотному значению петлевого усиления |T(ω)| рассчитывают параметры корректирующей цепи R_к, С_к:

Рис. 4.29

(4.58)

Для более совершенной коррекции требуются и более сложные корректирующие цепи, и методика расчета, которые можно найти в работах [7,8].

4.7. Практические схемы с оу

Кроме усилителей, на базе ОУ строится большое число аналоговых устройств. Ниже рассмотрены некоторые из них, часто используемые на практике.

4.7.1. Нуль-орган

Нуль-орган применяется для фиксации (резким изменением выходного сигнала U₂) момента равенства нулю (при смене поляр­ности) входного сигнала U₁.

ОУ с большим коэффициентом усиления K_д позволяют строить простые схемы нуль-органов (рис. 4.30), поскольку при дифференциальном входном сигнале U_вх величиной не более 1 мВ (,) выходной сигналU₂ достигает максимального уровня ±U_2m и далее не изменяется (ОУ входит в насыщение). Диаграммы на рис. 4.30 поясняют работу схемы. При

а б

Рис. 4.30

большом входном сопротивлении R_вх.ни неинвертирующего включения U_вх практически равно U₁ (U_вх = U₁). В моменты t₁, t₂, t₃, t₄ входной сигнал U₁ меняет полярность и выходное напряжение U₂ в эти моменты переключается от U_2m до -U_2m (и обратно). Однако следует учитывать, что переключение ОУ происходит при изменении U₁ в окрестностях нуля в пределах от дои занимает конечное время, хотя,не превышают 1 мВ. При медленном измененииU₁ в окрестностях нуля (как при t = t₂) время переключения ОУ t = . РезисторR вводится для ограничения тока при больших величинах U₁. Для ограничения сигнала U_вх между входами ОУ могут включаться диоды VI, V2 (на рис. 4.30 показано пунктиром). Для компенсации ошибки от смещения нуля можно ввести цепь балансировки (см. рис. 4.11).

4.7.2. Компаратор

Компаратор применяется для сравнения двух напряжений по величине [7]. Схемы компараторов и временные диаграммы для разнополярных напряжений приведены на рис. 4.31,а,в, а однополярных напряжений – на рис. 4.31,б,г. Изменяющееся напряжениеU₁(t) сравнивается с опорным U_оп. В момент равенства модулей U₁ и U_оп происходит переключение ОУ, как и в нуль-органе на рис. 4.30, так как режимом ОУ управляет дифференциальный сигнал U_вх, равный разности модулей U₁ и U_оп (в зависимости от схемы один из модулей может быть с весовым коэффициентом). Следовательно, для переключения ОУ в компараторе справедливы все замечания, приведенные для нуль-органа. Так, на рис. 4.31 показано, что переключение происходит в течение отрезка t, в котором U₁ изменяется от до.

Рис. 4.31