|
Читайте также: |
Первый каскад определяет важнейшие точностные параметры ОУ, такие, как напряжение смещения нуля, коэффициент ослабления синфазной составляющей, входные токи и входное сопротивление, поэтому он выполняется по схеме дифференциального усилителя:
28. Коррекция частотной характеристики
Вследствие наличия паразитных емкостей и многокаскадной структуры
операционный усилитель по своим частотным свойствам аналогичен фильтру
нижних частот высокого порядка. Системы такого рода, имеющие большой
коэффициент усиления, при наличии обратной связи склонны к неустойчивости,
проявляющейся в том, что даже при отсутствии сигнала на входе системы, на
ее выходе существуют колебания относительно большой амплитуды. Устойчивость
ОУ с обратной связью удобно исследовать по его частотным характеристикам.
Полная частотная коррекция операционного усилителя гарантирует
достаточный запас устойчивости по фазе для резистивной отрицательной
обратной связи с любыми параметрами. Однако этот способ имеет тот
существенный недостаток, что ширина полосы пропускания усилителя,
охваченного обратной связью, обратно пропорциональна коэффициенту усиления
K. В комплексе мероприятий по обеспечению устойчивости схемы с операционным
усилителем (особенно быстродействующим) важное место занимает его
правильный монтаж. Проводники, соединяющие резисторы обратной связи с
инвертирующим входом усилителя, должны иметь минимальную длину. При
невыполнении этого правила на входе ОУ образуется паразитная емкость,
которая при наличии плоскостей заземления может составлять 0,4 пФ на
миллиметр проводника. Эта емкость совместно с резисторами обратной связи
образует дополнительное инерционное звено в петле обратной связи,
уменьшающее запас устойчивости по фазе. Некоторую компенсацию этого эффекта
дает включение конденсатора равной емкости между выходом ОУ и инвертирующим
входом.
29. Для снижения чувствительности операционного усилителя применяется отрицательная обратная связь (ООС), которая выполняется на резисторе. Резистор соединяет выход усилителя с инверсным входом. При увеличении напряжения на выходе усилителя, выходное напряжение передается через резистор на отрицательный вход усилителя, заставляя его понизить выходное напряжение. Чем меньше сопротивление резистора отрицательной обратной связи, тем выше обратная связь, а значит хуже коэффициент усиления операционного усилителя. Значение резистора обратной связи R5 для типа микросхемы предложенной на схеме может быть в пределах от 10 килоом, до 1,5 мегаома. Отрицательная обратная связь делает график зависимости выходного напряжения от входного напряжения более пологим.
Если операционный усилитель используется для управления реле системы автоматики, или другой аппаратуры "не терпящей" частых перепадов напряжения, то для исключения частого переключения, или "дребезга" контактов, может использоваться не отрицательная, а положительная обратная связь (ПОС). В этом случае резистор обратной связи соединяет выход усилителя не с инверсным входом, а с прямым. Тогда, при увеличении напряжения на выходе усилителя, выходное напряжение передается через резистор на положительный вход усилителя, заставляя его ещё быстрее повысить выходное напряжение. При таком подключении, срабатывание, как на "включение", так и на "выключение" операционного усилителя происходит при большей разнице напряжений на входных делителях напряжения – разбалансировании измерительного моста, чем при отрицательной обратной связи. Характер переключения усилителя становится более "резким" - имеет более крутой фронт при "включении" и крутой спад при "выключении". Чем меньше сопротивление резистора положительной обратной связи, тем выше обратная связь, а значит больше коэффициент усиления операционного усилителя. При положительной обратной связи (ПОС) появляется побочный эффект – "петля гистерезиса", при котором, включение усилителя происходит при большей разнице входных напряжений, а выключение – при значительно меньшей, по сравнению с усилителем с отрицательной обратной связью. Чем сильнее ПОС, тем петля гистерезиса "прямоугольнее". Такой вид обратной связи допускает значительный разброс температуры в системе автоматического регулирования температуры и не пригоден например, для инкубатора, у которого большой разброс температур не допустим.
30. Схема инвертирующего усилителя, охваченного параллельной ООС по напряжению:
ООС реализуется за счет соединения выхода усилителя со входом резистором R2.
На инвертирующем входе ОУ происходит суммирование токов. Поскольку входной ток ОУ i- = 0, то i1 = i2. Так как i1 = Uвх/R1, а i2 = -Uвых/R2, то. Ku = = -R2/R1. Знак "-" говорит о том, что происходит инверсия знака входного напряжения.
На рисунке (б) в цепь неинвертирующего входа включен резистор R3 для уменьшения влияния входных токов ОУ.
Входное сопротивление усилителя на низких частотах приблизительно равно Rвх.ос ≈ R1.
Выходное сопротивление Rвых.ос. существенно меньше Rвых собственно ОУ.
31. Неинвертирующий усилитель на ОУ
Схема неинвертирующего усилителя, охваченного последовательной ООС по напряжению:
ООС реализуется при помощи резисторов R1, R2.
Используя принятые ранее допущения для идеальной модели получим 
Входное сопротивление: Rвх.ос → ∞
Выходное сопротивление: Rвых.ос → 0
Недостатком усиления является наличие на входах синфазного сигнала, равного Uвх.
32. Дифференцирующий усилитель
Поменяв местами R1 и C1 в интеграле, получим схему дифференцирующего усилителя:
По аналогии с интегрирующим усилителем запишем:
Ic = C·dUвх/dt, IR2 = -Uвых/R
Т.к. |Ic| = |-IR2|, то Uвых = - CR · dUвх/dt
τ = CR – постоянная дифференцирования.
Применение ОУ далеко не исчерпывается приведенными выше схемами.
33.
Дата добавления: 2015-02-16; просмотров: 102 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав |