8.3. Типичные параметры операционных усилителей
Параметры ОУ без внешних обратных связей в зависимости от типа усилителя могут быть весьма различны. Современные ОУ имеют следующие параметры:
— коэффициент усиления Коу не менее 50 103;
— входное сопротивление Rвх оу не менее 5 103 Ом;
— выходное сопротивление Rвых оу не более 200 Ом.
Скорость нарастания выходного напряжения ОУ — это скорость изменения выходного напряжения при скачкообразном изменении входного напряжения. Обычно она имеет размерность Вольт/микросекунду. Паспортные значения скорости нарастания у большинства ОУ обычно находятся в пределах от 0,1 до 100 В/мкс.
Обычно ОУ охватывают отрицательной обратной связью, которая заводится с выхода ОУ на его инвертирующий вход. При этом параметры полученного усилителя определяется в основном параметрами внешней цепи обратной связи и не зависят от параметров собственно операционного усилителя. Это позволяет сделать параметры такого усилителя с обратной связью высокостабильными.
8.4. Амплитудно-частотная характеристика оу
Типичные АЧХ нескорректированного и скорректированного операционных усилителей изображены на рис. 8.2.
Амплитудно-частотная характеристика ОУ зависит из АЧХ отдельных каскадов (см. рис. 8.1). Постоянство коэффициента усиления обеспечивается лишь до некоторой частоты, выше которой начинается срез, определяемый частотными свойствами каскадов ОУ. Крутизна наклона АЧХ нескорректированного ОУ последовательно увеличивается после каждой частоты fвi на – 20 дБ/дек (– 6 дБ/окт.), где fвi — верхняя граничная частота i-го каскада, входящего в операционный усилитель. Введение коррекции позволяет сделать наклон АЧХ постоянным, равным – 20 дБ/дек. Это достигается за счет уменьшения полосы пропускания в области верхних частот.
Амплитудно-частотная характеристика ОУ с обратной связью зависит от глубины обратной связи. При изменении глубины обратной связи изменяется полоса пропускания и коэффициент усиления ОУ. При уменьшении в некоторое число раз коэффициента усиления (К0) полоса пропускания (fв) увеличивается во столько же раз. При этом произведение К0 на fв остается постоянным
К0 fв = f1 ,
где f1 носит название частоты единичного усиления.
Для каждого конкретного типа ОУ частота единичного усиления f1 остается величиной постоянной и приводится в справочных данных на микросхему.
Для предотвращения возбуждения усилителя на высоких частотах в некоторых типах усилителей требуется включать корректирующие конденсаторы для создания цепи частотно-зависимой отрицательной обратной связи, уменьшающей усиление на высоких частотах, лежащих выше рабочей полосы частот.
В большинстве современных интегральных усилителей не удается при больших коэффициентах усиления (К > 100) получить верхнюю граничную частоту полосы пропускания более 100 килогерц. Это затрудняет использование ОУ в широкополосных усилителях. Однако в УНЧ применение ОУ возможно и целесообразно.
8.5. Контрольные вопросы по теме
1. Дайте определение ОУ. Каковы свойства идеального ОУ?
2. В чем заключается балансировка операционного усилителя?
3. Перечислите основные каскады ОУ?
4. Каково назначение каскада сдвига уровня?
5. Поясните назначение высокочастотной коррекции, используемой в ОУ?
6. Поясните вид амплитудно-частотной характеристики нескорректированного ОУ.
7. Как изменится вид АЧХ ОУ при увеличении глубины обратной связи?
8. Что называется входным напряжением смещения нуля?
9. Что называется частотой единичного усиления?
10. Какими характеристиками обладают современные ОУ?
Литература по разделу 8: [4; с. 25 — 140]; [7, с. 197 — 244].