8.5. Используемые в лабораторном практикуме операционные усилители, их параметры, схемы коррекции и балансировки

В настоящее время отечественной промышленностью выпускаются ОУ различных типов. Все они содержат два либо три каскада усиления напряжения, выходной каскад усиления тока и цепи, создающие удобства эксплуатации. Причем современные разработки ОУ, как правило, содержат лишь два каскада усиления напряжения. Это стало возможным благодаря разработке новых схемотехнических вариантов дифференциальных усилителей, обладающих большим коэффициентом усиления дифференциального сигнала, а также большим коэффициентом подавления синфазного сигнала. Отличительная особенность двухкаскадного ОУ состоит в том, что для коррекции его частотной характеристики требуется лишь один конденсатор небольшого номинала. Такие ОУ могут выпускаться как с внутренней коррекцией, так и с внешней.

В лабораторном практикуме используются два операционных усилителя, относящихся к двухкаскадным усилителям напряжения, соответственно с внешней (К553УД2) и внутренней (К140УД8А) коррекцией. Эти ОУ имеют встроенные защиты от опасных режимов работы.

Конфигурации принципиальных электрических схем этих ОУ можно найти в справочниках. Здесь же приведем лишь их основные параметры (табл. 8.1), схемы коррекции АЧХ и балансировки напряжения смещения.

Таблица 8.1

Параметр	Обозначение	Тип ОУ
		153УД2 К553УД2	К140УД8А К140УД8Б
Напряжение питания, В	Е	15	15
Ток потребления от источника питания, мА	Iп	3	3 5
Коэффициент усиления, тыс.	К0	50 20	50 20
Напряжение смещения, мВ	есм0	7 7,5	50 100
Средний входной ток, нА	iвх	500 1500	0,1 0,5
Разность входных токов, нА	iвх	200 500	0,1
Входное сопротивление, МОм	rвх	0,3	1000
Шкала выходного напряжения, В	Uвых	11 10	10
Диапазон синфазных входных напряжений, В	Ec	12	10
Коэффициент ослабления синфазного сигнала, дБ	Lc	70	60
Полоса единичного усиления, МГц	fт	1	1
Максимальная скорость нарастания выходного напряжения, В/мкс		0,6	2 5
Коэффициент влияния температуры на есм, мкВ/K	ТKесм	20	50 100

Заметим, что ОУ К140УД8, вследствие реализации входного дифференциального каскада на полевых транзисторах, обладает высоким входным сопротивлением и малым входным током. Однако он имеет повышенное значение напряжения смещения е_см0, а также большой температурный коэффициент влияния.

Балансировка напряжения сдвига у ОУ К553УД2 осуществляется так, как показано на рис. 8.12. Такие схемы балансировки можно использовать в сочетании с одним из трех способов частотной коррекции, используемых для этого усилителя (рис. 8.13). Численные значения емкостей цепей коррекции при различных требуемых коэффициентах усиления усилителя (различных глубинах ООС) приведены в табл. 8.2. Наиболее простой в реализации является однополюсная коррекция. При коэффициенте усиления, равном 1, емкость коррекции максимальна и равна 30 пф. Сложная двухполюсная схема коррекции АЧХ позволяет существенно расширить полосу пропускания для усилителей с большим коэффициентом усиления. С целью получения максимальной скорости отклика (до 10 В/мкс) используется коррекция с опережением по высокочастотным составляющим сигнала. Она используется только при инвертирующем включении ОУ. По этому способу коррекции высокочастотная часть спектра входного сигнала подается через форсирующий конденсатор С1 непосредственно на вход второго каскада. Для сохранения устойчивости весь усилитель охватывается емкостной петлей ООС через емкость С2, которая компенсирует действие входной емкости. Инвертирующий вход при такой коррекции для улучшения формы выходного импульса часто заземляется через диод, как это указано на рис. 8.13,в.

Таблица 8.2
Параметр	Тип коррекции
	Однополюсная	Двухполюсная	С опережением
К* С1, пФ С2, пФ	1 10 100 30 5 3 — — —	1 10 100 30 5 3 300 50 30	1 10 100 150 150 150 5 3 3

Так как ОУ К140УД8 является усилителем с внутренней коррекцией АЧХ, то приведем для него лишь рекомендуемую схему балансировки (рис.8.14).