Раздел: Документация
0 ... 2 3 4 5 6 7 8 ... 82 Достаточно подробные сведения по схемотехнике интегральных операционных усилителей можно найти в работах [3, 53]. Однако для специалистов, применяющих эти усилители, более важной является информация не о принципиальной, ?. об эквивалентной схеме и параметрах усилителя. 2-2. Эквивалентная схема и параметры ОУ Эквивалентная схема ОУ для низких частот показана на рис. 2-2. Входящие в эту схему суммирующие узлы (кружки, разделенные на секторы) предполагаются идеальными: их вы-  Рис. 2-2. Эквивалентная схема ОУ для низких частот ходное напряжение равно сумме входных напряжений, взятых с соответствующим знаком (плюс, если сектор не зачернен, и минус, если сектор зачернен). Точно так же предполагаются идеальными масштабирующие звенья (обозначены треугольниками); их входные и выходные сопротивления, так же как и у суммирующих звеньев, равны соответственно бесконечности и нулю. Все напряжения в эквивалентной схеме рис. 2-2 отсчиты-ваются относительно общего провода — земли. Как видно из эквивалентной схемы, ОУ имеет два основных входа и один выход (именно так и обстоит дело в подавляющем большинстве интегральных ОУ, хотя в принципе могут быть и отличия от этого варианта). Один из входов усилителя называется инвертирующим, а второй — неинвертирующим, они обозначаются соответственно знаками «—» и « + ». При работе ОУ в линейном режиме напряжение на его выходе возрастает с уменьшением напряжения на инвертирующем входе (е ) и с увеличением напряжения на неинвертирующем входе (е+). Для экономии места в дальнейшем мы будем называть инвертирующий вход И-входом, а неинвертирующий — Н-входом. Разность напряжений на входах ОУ (е+—е ) называют дифференциальным (разностным) входным сигналом ОУ, а полусумму этих напряжений (е++е )/2 — синфазным входным сигналом. Параметры ОУ, которые характеризуют его качество, весьма многочисленны. Укажем основные из них. Коэффициент усиления (К) — отношение изменения выходного напряжения к вызвавшему его изменению дифференциального входного напряжения при работе усилителя на линейном участке характеристики: K = AUtm/MJtx, где UBX = e+—е-. Интегральные ОУ имеют коэффициент усиления, лежащий в диапазоне 103—106. Э. д. с. смещения (есм) — дифференциальное входное напряжение (е+—е-), при котором выходное напряжение усилителя равно нулю. Максимальное по модулю значение есм для усилителей, входные каскады которых выполнены на биполярных транзисторах, в зависимости от типа усилителя может составлять 3—10 мВ. У тех ОУ, в которых входной каскад строится на полевых транзисторах, напряжение смещения обычно на порядок больше, 30—100 мВ. Типичная зависимость выходного напряжения от входного для интегрального ОУ показана на рис. 2-3. На этом рисунке поясняется смысл параметров К и есм. На эквивалентной схеме рис. 2-2 коэффициент усиления К отражен в виде коэффициента передачи безынерционного звена, на вход которого подается разность входных сигналов е+—е, а э. д. с. смещения егм показана в виде дополнительного источника сигнала, суммируемого с напряжением е (поскольку есм может иметь любую полярность, то в принципе безразлично, к какому сигналу, е или е+, добавлять э. д. с. есм). Средний входной ток (iBX) — среднеарифметическое значение токов Н- и И-входов усилителя, измеренных при таком входном напряжении UBX, при котором выходное напряжение UBUX равно нулю. На эквивалентной схеме рис. 2-2 входные токи отражены в виде источников тока i+ и г . Поскольку при изменении в допустимых пределах UBX один из входных токов увеличивается, а другой практически на столько же уменьшается, то возможно осуществлять измерение iBX в таком режиме, когда оба входа усилителя присоединены к земле. Средний входной ток интегральных усилителей со входными каскадами на биполярных транзисторах обычно лежит в диапазоне 0,02—10 мкА. Такие малые значения гвх обеспечиваются за счет работы входных транзисторов ОУ в режиме очень малых коллекторных токов. Дальнейшее снижение входных токов (до 1 нА и меньше) достигается при использовании полевых транзисторов во входных каскадах ОУ. Разность входных токов (Дгвх) — абсолютное значение раз- ности токов двух входов усилителя 11+- измеренных тогда, UBzp и, вых
I \щых-км вх ex когда напряжение на выходе усилителя равно нулю. Этот разностный ток в значительной степени говорит о том, насколько велика несимметрия входного каскада ОУ. Если значение Дгвх близко к нулю, то влияние входных токов i+ и г на выходное напряжение ОУ можно существенно уменьшить, устанавливая одинаковыми эквивалентные проводимости внешних цепей, присоединенных к Н- и И-вхо-дам ОУ. Обычно Д/Вх составляет 20-50% t„x. Входноесопротивление (гвх)—сопротивление со стороны одного из входов ОУ, в то время как другой заземлен. В некоторых случаях это сопротивление называют входным сопротивлением для дифференциального сигнала, с тем чтобы отличить его от входного сопротивления для синфазного сигнала. Входное сопротивлениеОУ может составлять 103—106 Ом и более — в случае применения входного каскада на полевых транзисторах. Входное сопротивление для синфазного сигнала (гСф) определяют как отношение приращения синфазного напряжения к приращению среднего входного тока усилителя. Величина гСф обычно на 1—2 порядка и более превышает величину гвх. На эквивалентной схеме рис. 2-2 входное сопротивление гвх показано в виде сопротивления, включенного между входами усилителя, а сопротивление гСф — в виде двух сопротивлений, включенных параллельно источникам токов i+ и t . Коэффициент ослабления синфазного сигнала (МСф) — отношение коэффициента усиления К к коэффициенту передачи синфазного сигнала. Коэффициент передачи синфазного сигнала при этом определяется как отношение изменения выходного напряжения к вызвавшему его изменению синфазного входного напряжения. Коэффициент ослабления синфазного сигнала может быть определен и по-другому: как отношение синфазного сигнала к вызванному этим сигналом изменению э. д. с смещения усилителя. Часто употребляется логарифмическая мера для Рис. 2-3. Амплитудная характери стика ОУ 0 ... 2 3 4 5 6 7 8 ... 82
|
