3.3. Увеличение выходного тока оу

В случаях когда требуется больший выходной ток, чем может отдать ОУ, используются выходные буферные усилители мощности. Если буферный усилитель включается в общую обратную связь, то характеристики усилителя существенно не меняются.

Простейший способ увеличения выходного тока ОУ, когда требуется ток одной полярности, состоит в использовании эмиттерного повторителя. Схема такого усилителя показана на рис.3.5. Так как эмиттерный повторитель охвачен обратной связью, то ошибка на его выходе за счет падения напряженияU_бэснижается в А_драз, т.е. до величиныU_бэ /A_д. Если выходной ток ОУ недостаточный для управления транзисторомVT, то можно применить схему составного транзистора вместо транзистора VT. Недостаток схемы заключается в том, что требуется повышенный начальный ток эмиттерного повторителя при обеспечении двухполярного выходного сигнала. В этом случае для передачи двухполярного выходного сигнала начальный ток эмиттерного повторителя должен быть больше тока нагрузки, что значительно снижает КПД эмиттерного повторителя и увеличивает мощность рассеиваемую на коллекторе треанзистора. Поэтому такая схема используется в основном для передачи однополярных сигналов, т.к. отпадает необходимость большого начального тока, протекающего через транзистор. Для изменения полярности выходного тока используют транзисторp–n–p- типа.

Для передачи двухполярных сигналов используется двухтактный усилитель мощности. Один из возможных вариантом такой схемы приведен на рис.3.6. Усилитель мощности в этой схеме работает в режиме АВ с начальным токомI₀. Начальный ток задается при помощи цепочкиR2,D1,D2,R3, определяющей смещение на базах транзисторовVT1 иVT2. РезисторыR4 иR5 обеспечивают температурную стабильность токов транзисторов за счет обратной связи по току. Величины резисторовR4 иR5 должны быть небольшими: единицы – десятки Ом. Обратная связь с выхода усилителя охватывает оба каскада. Наличие усилителя мощности в цепи ОС увеличивает скорость нарастания выходного напряжения усилителя, т. к. ток отрицательной обратной связи формируется не собственно выходным каскадом ОУ, а усилителем мощности.

3.4. Источники тока на оу

Источники тока, построенные на транзисторах имеют тот недостаток, что выходной ток зависит от напряжения U_бэилиU_зидля полевого транзистора. Для исключения этого недостатка достаточно токозадающие транзисторы включить в обратную связь операционного усилителя. На рис.3.7 показаны схемы источников тока с биполярным и полевым транзисторами. Выходное напряжение ОУ устанавливается таким, что напряжение на резистореR1 равноU1. Это выполняется при положительном напряженииU1. При этом ток через резисторR1 будет равенU1/R1. Пренебрегая током ОУ, выходной ток для схемы с биполярным транзистором будет равен

I_н=I_к =I_э[В/(В+1)] =U₁/R₁[В/(В+1)]U₁/R₁[1 – (1/В)],

где В – коэффициент усиления транзистора по току. Коэффициент усиления по току транзистора В зависит от напряженияU_кэи, следовательно токI_низменяется в зависимости от напряжения на нагрузке. Из-за этого эффекта выходное сопротивление источника тока ограничено величинойr_кэ, если даже ОУ считать идеальным.

Влияние конечного усиления по току транзистора можно уменьшить, если биполярный транзистор включить по схеме составного транзистора. Практически же это влияние полностью можно устранить, применяя полевой транзистор, поскольку ток затвора в нем очень мал рис.3.7, б. Выходное сопротивление схемы с полевым транзистором ограничивается только конечным усилением операционного усилителя.

Особенность схем источников тока, показанных на рис.3.7, состоит в том, что нагрузка является "плавающей", т.е. она не заземлена. В схеме на рис.3.8, а показан источник с заземленной нагрузкой. Выходной ток управляется разностью напряжения источника питания и входного напряжения.

I_н= (U_п–U_вх)/R₁.

Если требуется, чтобы нагрузка и источник имели общие земли, то можно дополнить стабилизатор вторым ОУ, как показано на рис.3.8, б. Первый источник с транзистором n-p-n– типа служит для преобразования входного управляющего напряжения (измеряемого относительно земли) во входное напряжение, измеряемое относительноU_пдля источника тока с заземленной нагрузкой. Операционный усилитель в рассмотренном источнике тока должен работать при напряжениях на его входах близких к положительному питающему напряжению. Этот факт надо учитывать при выборе типа операционного усилителя. Можно использовать для питания ОУ отдельный источник, превышающий по величинеU_п.

Для повышения выходного сопротивления источника тока вместо биполярного выходного транзистора можно включить полевой транзистор.