Главная страница
Навигация по странице:

  • Истоковый повторитель.

  • Схема сдвига уровня.

  • Б.И. Дубовик. Конспект лекций по электронике для студентов направления 550200 (Автоматизация и управ. Б.И. Дубовик. Конспект лекций по электронике для студентов напра. Конспект лекций для студентов направления 550200 (Автоматизация и управление) специальности


    Скачать 0.94 Mb.
    НазваниеКонспект лекций для студентов направления 550200 (Автоматизация и управление) специальности
    АнкорБ.И. Дубовик. Конспект лекций по электронике для студентов направления 550200 (Автоматизация и управ.doc
    Дата07.05.2018
    Размер0.94 Mb.
    Формат файлаdoc
    Имя файлаБ.И. Дубовик. Конспект лекций по электронике для студентов напра.doc
    ТипКонспект лекций
    #18969
    КатегорияЭлектротехника. Связь. Автоматика
    страница6 из 16
    1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   16

     

     ВАХ транзистора представлен на рис. 2.4.2:


     



     

    рис. 2.4.2. Вольтамперная характеристика полевого транзистора.

     

    Для того, чтобы определить области допустимых положений рабочей точки, прежде всего построим линию нагрузки, исходя из заданной величины напряжения источника питания UП и сопротивления стока RС Затем на оси UСИ обозначим границы, обусловленные максимальной амплитудой напряжения сигнала UВЫХmax. Заметим, что пик напряжения UСИ может вплотную подходить к UП, но номинальное его значение, как правило, значительно больше 0. При малых значениях UСИ выходные характеристики сгущаются около линии нагрузки, что ведет к сильным нелинейным искажениям выходного сигнала в этой области. Допустимая величина этих искажений и определяет выбор минимального значения UСИ и, наконец, получаем, что область допустимых положений рабочей точки, выделенная на линии нагрузки, будет находиться между границами, определяемыми величиной UВЫХmax.

    Как только эта область найдена, соответствующая ей величина UЗИ может быть определена непосредственно из графика. В силу того, что цепь затвора и цепь источника входного сигнала представляют собой для постоянного тока от UП разомкнутые цепи, напряжение UЗИ, снимаемое с части делителя равно:

     

    UЗИ = R2*UП/(R1 + R2) (2.4.1)

     

    При таком способе смещения нагрузкой генератора UВХ является сопротивление , величина которого должна быть существенно больше эквивалентного сопротивления RГ. На практике величина  выбирается в диапазоне  Ом. После того как  выбрано для найденного значения UЗИ по зависимости (2.4.1) рассчитываются резисторы R1 и R2.
    Лекция № 17. Расчет усилителя на полевом транзисторе в режиме объединения.

     

    План лекции.

     

    1.     Эквивалентная схема усилителя;

    1. Анализ основных параметров.

     

    В отличие от рассмотренного выше режима обогащения полевые транзисторы в режиме обеднения, работающие в области линейного усиления, требуют противоположной полярности напряжения на затворе и стоке. В этом случае используется так называемое автоматическое смещение, которое обеспечивается путем соединения затвора с землей через большое сопротивление RЗ, а также за счет включения в цепь истока сопротивления RИ (рис. 2.4.3).



     

    рис. 2.4.3. Схема усилителя на полевом транзисторе в режиме обеднения.

     

     

    Расчет цепи смещения проводится следующим образом. Сначала на семейство выходных характеристик транзистора строится нагрузочная прямая, наклон которой в предположении RИ << RС равен - 1/RС (рис. 2.4.4).



     

    рис. 2.4.4. Выходные вольтамперные характеристики транзистора для графического расчета усилителя.

     

    Затем на графике отмечаются минимальная и максимальная величина iС. Минимальный ток вычисляется из соотношения

     

    iСmin = UВЫХmax/RC (2.4.2)

     

    Максимально возможный ток стока в режиме обеднения наблюдается при UЗИ = 0. Поэтому максимальный ток iСmin в рабочей точке транзистора можно получить, если из тока стока, определяемого точкой пересечения нагрузочной прямой с выходной характеристикой при UЗИ = 0, вычесть величину UВЫХmax/RC

    Выделенный между iСmax и iСmin отрезок линии нагрузки представляет собой область допустимых положений рабочей точки. Выберем теперь в этой области рабочую точку и пусть она соответствует . Т.к. через сопротивление RЗ ток практически не протекает, то напряжение на нем равно 0 и поэтому  будет равно падению напряжения на резисторе RИ. Поэтому для определения сопротивления RИ можно воспользоваться следующим выражением:

     

     (2.4.3)

     

    где  – ток стока в рабочей точке.

    (RЗ обычно выбирается в пределах единиц мегома).

    Описанный подход расчета справедлив, если величина RИ << RС. Если же RИ того же порядка или больше RС , то значение  и  необходимо проверить следующим образом. Проведем новую линию нагрузки с наклоном - 1/(RИ + RС). Новые значения iСmax и iСmin определяются также как это делалось выше. В результате на новой линии нагрузки получим новую область допустимых положений рабочей точки. Если соответствующая значению  характеристики пересекают эту область, то можно считать, что цепь смещения рассчитана правильно. Если не пересекает, то следует выбрать другую рабочую точку  и  чтобы соответствующая им характеристика транзистора пересекала новую рабочую область (рис. 2.4.5)



     

    рис. 2.4.5. Графический выбор рабочей точки.

     

    Затем, вычислив из выражения (2.4.3) новое значение RИ, проверим, не отклонилась ли линия нагрузки настолько, что ее рабочая область опять не пересекается с выбранной характеристикой. В большинстве случаев, для того, чтобы правильно рассчитать цепь смещения, достаточно бывает сделать не более двух шагов.
    Лекция № 18. Анализ и расчет основных параметров схем на полевых транзисторах.

     

    План лекции.

     

    1.     Анализ усилителя в режиме обеднения;

    2.     Анализ усилителя в режиме обогащения;

    3.     Истоковый повторитель.

     

    Проведем анализ и рассчитаем основные параметры схемы усилителя на полевом транзисторе, работающем в режиме обогащения (рис. 2.4.1).

    Для этого воспользуемся П-образной моделью транзистора. На входе усилителя действует источник сигнала UВХ с эквивалентным внутренним сопротивлением RГ. Сигнал поступает на транзистор через конденсатор связи С1. Будем считать, что емкость этого конденсатора достаточно велика, так что для изменяющегося во времени сигнала UВХ он представляет собой короткое замыкание, а для постоянного тока – разрыв цепи. Благодаря этому весь ток от источника питания UП протекает только через резисторы R1 и R2 и определяет его рабочую точку. Между стоком и источником питания UП включено сопротивление нагрузки RС, с которого через второй конденсатор связи C2 снимается усиленный сигнал. Этот конденсатор изолирует входную цепь следующего каскада от постоянной составляющей тока, протекающего через RС. Исходя из этого эквивалентную схему усилителя (в режиме малого сигнала) можно представить в следующем виде (рис. 2.4.6).



    рис. 2.4.6. Эквивалентная схема усилителя.

     

    Найдем коэффициенты усиления схемы KU. Для выходной цепи можно записать:

     

    UВЫХ = - g*RС*UЗИ (2.4.4)

     

    Для входной цепи запишем уравнение вида:

     

     (2.4.5)

    Подставляя (2.3.2) в (2.3.1) получаем

     

     (2.4.6)

    Т.к. на практике

     

     и   (2.4.7)

    то

    KU = - g*RС (2.4.7а)

     

    Определим теперь входное и выходное сопротивления усилителя по переменному току. Входное сопротивление RВХ представляет собой эквивалентное сопротивление цепи, включающей резисторы R1 , R2 , rЗИ.

    Из схемы рис. 2.4 1 можно записать, что

     

     (2.4.8)

     

    или, учитывая (2.4.7)

     

     (2.4.8а)

     

    Выходным сопротивлением RВЫХ называется эквивалентное сопротивление усилителя со стороны выходных клемм. Для расчета этого сопротивления обратимся к схеме рис. 2.4.7.



    рис. 2.4.7. Эквивалентная схема усилителя для определения выходного сопротивления.

     

    Эквивалентное выходное сопротивление определяется путем приложения к выходу некоторого напряжения UИЗМ и вычисления тока iИЗМ, когда источники входного напряжения замкнуты, т.е. UВХ = 0, а источники тока разомкнуты.

    Т.к. UВХ = 0, то UЗИ = 0 и iС = - g*UЗИ = 0.

    Следовательно,

     

    iИЗМ = UИЗМ/RС

     

    и выходное сопротивление по переменному току равно

     

    RВЫХ = UИЗМ/iИЗМ = RС (2.4.9)

     

    По аналогии теперь проведем анализ схемы усилителя на полевом транзисторе, работающем в режиме обеднения (рис. 2.4.3). Эквивалентная схема усилителя в этом случае будет иметь вид (рис. 2.4.8):



    рис. 2.4.8. Эквивалентная схема усилителя.

     

    UВЫХ = - g*RС*UЗИ

     



     



     

     (2.4.10)

     

    или, учитывая, что

     

     (2.4.11)

     

      (2.4.10а)

     

     (2.4.12)

     

    или с учетом (11)

    RВХ  RЗ  RВЫХ = RС

     

    Истоковый повторитель.

     

    По аналогии с эмиттерным повторителем на полевых транзисторах можно построить истоковый повторитель (рис. 2.4.9).



    рис. 2.4.9. Схема истокового повторителя.

     

    Положение рабочей точки для данной схемы можно определить, пользуясь рассмотренным ранее графическим методом. После того, как рабочая точка найдена можно построить эквивалентную схему повторителя (рис. 2.4.10).



    рис. 2.4.10. Эквивалентная схема повторителя.

     

    UВЫХ = g*UЗИ*RИ

     



     



     



    Т.к. на практике

    rЗИ >> RЗ , то

    а

    RЗ >> RГ , то (RГ + RЗ)  RЗ

    Тогда

    KU =

     

    Входное сопротивление можно найти сразу же из эквивалентной схемы.

     



     

    Выходное сопротивление найдем из схемы рис. 2.4.11



    рис. 2.4.11. Эквивалентная схема для определения выходного сопротивления усилителя.

     

    Ток iИЗМ равен:



    Т.к. rЗИ >> RИ



     



    или т.к. , то

    UЗИ = - UИЗМ

    и тогда



     

    Если g*RU велико, то выходное сопротивление примерно равно 1/g и для типовых полевых транзисторов величина его лежит в диапазоне 200 – 2000 Ом. Эти величины несколько выше, чем выходные сопротивления эмиттерных повторителей на биполярных транзисторах. Поэтому в тех случаях, когда необходимо иметь очень низкие выходные сопротивления, вместо истоковых повторителей используются эмиттерные повторители.
    Лекция № 19. Операционные усилители.

     

    План лекции.

     

    1.     Основные понятия;

    2.     Схема дифференциального усилителя.

     

    Операционным усилителем называется схема, состоящая из транзисторов, сопротивлений и емкостей и имеющая очень высокое эквивалентное входное сопротивление, очень низкое эквивалентное выходное сопротивление и большой коэффициент передачи. Наименование "операционный" по традиции присваивается усилителю, с помощью которого можно решать операторные уравнения, если выход ОУ через соответствующие пассивные цепи ООС замкнуть на инвертирующий вход. В этом случае передаточная характеристика замкнутой цепи с большой точностью соответствует передаточной характеристике цепей ООС и практически не зависит от параметров самого ОУ.

    Сейчас в аппаратуре наибольшее распространение получили интегральные полупроводниковые ОУ, которые обладают наименьшими габаритами и массой, могут эксплуатироваться в диапазоне температур -60 + 125 С. Они имеют избыток усиления (50-100 тыс. и более) при полосе усиления 0-1мГц, дрейфовые параметры удовлетворительны. Полупроводниковые ОУ относительно дешевы и доступны, что гарантируется миллионными тиражами выпуска. Номенклатура этих усилителей постоянно расширяется как с целью выпуска более скоростных и точных ОУ, так и для наращивания производства схем со стандартными параметрами.

    Первые монолитные ОУ разрабатывались в начале 60-х годов и строились по трехкаскадным моделям, аналогично усилителям на дискретных элементах. Структурная и упрощенная схема трехкаскадного ОУ представлена на рис. 3.1.1.

    Эта схема включает дифференциальный усилитель с эмиттерной связью и резисторами нагрузки. Поскольку входное сопротивление ДУ пропорционально величине тока I0 (тока в эмиттерной цепи), то этот ток выбирается на уровне десятков микроампер, т.е. достаточно малым, что также улучшает дрейфовые и шумовые параметры ДУ. Из-за малого тока I0 простой ДУ обладает малым коэффициентом усилением. Выходные сигналы в такой схеме находятся в положительной области, т.е. выходной сигнал содержит высокий постоянный положительный уровень. Малое значение коэффициента усиления вынуждает использовать в схеме последующий каскад усилителя напряжения УН, а повышение постоянного уровня – влечет за собой применение схемы сдвига уровня из положительной области в отрицательную, чтобы затем получить двухполярный выходной сигнал. Схемы сдвига уровня и формирование выходного сигнала обычно совмещаются и образуют третий, выходной каскад ОУ – усилителя амплитуды сигнала (УА).



    рис. 3.1.1. Структурная схема трехкаскадного операционного усилителя.

     

    ДУ – дифференциальный усилитель;

    УН – усилитель напряжения;

    УА – усилитель амплитуды;

    Для перехода к низкоомным нагрузкам практически все схемы ОУ заканчиваются эмиттерными повторителями (ЭП), которые почти не участвуют в формировании коэффициента усиления, но определяют нагрузочную способность ОУ. Каскады УМ и УА различаются тем, что первый работает в режиме малых сигналов, а второй - в режиме большого сигнала (условно можно сказать, что амплитуда сигнала в первом каскаде много меньше, во втором – соизмерима с уровнями питающих напряжений Е+П и ЕП).

    Популярными в 70-х годах стали ОУ, построенные по двухкаскадной схеме. Двухкаскадные схемы отличаются от трехкаскадных тем, что первый каскад выполняет функции как входного ДУ, так и малосигнального усилителя напряжения УН, т.к. здесь используется ДУ, построенный по схеме ДУ с балластной динамической нагрузкой и выходные сигналы первого каскада имеют низкую постоянную составляющую. Следовательно, дополнительный каскад сдвига уровня в таком ОУ не требуется. Каскад усиления амплитуды УА построен по схеме с ОЭ. Как в трехкаскадном ОУ, на выходе схемы включается ЭП. Двухкаскадную схему удалось реализовать лишь после разработки и внедрения интегральных p-n-p транзисторов с удовлетворительными статическими и частотными параметрами. В одной ИМС используются p-n-p и n-p-n – транзисторы.

    Двухкаскадная схема оказалась весьма продуктивной, на ее базе создано не только много вариантов стандартных ОУ, но и произошла дальнейшая эволюция интегральных полупроводниковых структур.

    ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ – это усилитель с двумя входами и выходами, относительно которых коэффициенты передачи равны по величине и противоположны по знаку. ДУ, у которого указанные условия точно выполняются называют ИДЕАЛЬНЫМ. Один из входов ДУ называют НЕИНВЕРТИРУЮЩИМ, другой – ИНВЕРТИРУЮЩИМ. Усиление сигнала, поступающего на не инвертирующий вход, происходит без изменения знака. Усиление сигнала, поданного на инвертирующий вход, происходит с изменением знака на противоположный. Схема усилителя представлена на рис. 3.1.2.



    рис. 3.1.2. Схема дифференциального усилителя.

     

    К обоим транзисторам приложено напряжение ЕП и в них задан ток смещения от генератора I0. Входной сигнал можно подавать на базу любого транзистора, а выходной – снимать с любого из коллекторов.

    Из закона Кирхгофа для токов, следует, что суммарный ток, протекающий в цепях обоих транзисторов, постоянен, т.е.

     

    I0 = IК1 + IК2 (3.1.1)

     

    Из закона Кирхгофа для замкнутого контура, показанного на рис. 4.1.2 штриховой линией следует, что любое различие в величинах входных напряжений транзисторов, сразу же приводит к различию в величинах напряжений между базой и эмиттером

     

    UБЭ1 - UБЭ2 = UВХ1 - UВХ2 (3.1.2)

     

    Проведем качественный анализ соотношений (3.1.1) и (3.1.2). Суммарный коллекторный ток фиксирован и равен I0 , в то время как разность напряжений UБЭ1 и UБЭ2 определяется разностью входных напряжений UВХ1 и UВХ2. Если входные напряжения равны, то и напряжения UБЭ также равны. Более того, если предполагается, что транзисторы идентичны, то из равенства напряжений UБЭ следует равенство обоих коллекторных токов, т.е. IК1 = IК2 = I0/2.

    Рассмотрим случай, когда UВХ1 и UВХ2 не равны и, например, UВХ1 > UВХ2. Тогда из (3.1.2) следует, что напряжение UБЭ1 > UБЭ2. Через транзистор с большим напряжением UБЭ должен протекать больший коллекторный ток, т.е. IК1 > IК2. Поскольку же сумма токов IК1 > IК2 должна оставаться постоянной, то как только ток IК1 становится больше I0/2, ток IК2 должен стать меньше тока IК1. Т.о. I0 делится между транзисторами в соответствии с разбалансом напряжений UБЭ, а значит и UВХ.

    Получим теперь количественное соотношение, отражающее это свойство схемы. Для этого воспользуемся моделью транзистора в режиме большого сигнала для области усиления и отсечки (модель 1) (рис. 3.1.3).



    рис. 3.1.3. Модель транзистора в режиме большого сигнала.

     

    IЭ0 – обратный ток насыщения диода.

     

     

    Выражения для коллекторных токов можно записать в виде:

     

     (3.1.3)

      q/kT

     (3.1.4)

     

    где q – заряд электрона;

    T – абсолютная температура;

    к – постоянная Больцмана.

    Если в соотношение (3.1.2) подставить (3.1.3), то получим:

     

     

     

    Выражение в круглых скобках равно IК2

     

     (3.1.5)

     

    Подставив (3.1.5) в (3.1.1), найдем:

     

     (3.1.6)

     

    Соотношения для коллекторных токов теперь можно записать следующим образом

     (3.1.7)

     

     (3.1.8)

     

    И, наконец, для выходных напряжений

     

     (3.1.9)

     

     (3.1.10)

     

    Эти соотношения имеют силу при условии, что транзисторы работают вне режима насыщения.

    Распределение тока между двумя транзисторами (соотношения (3.1.7) и (3.1.8) определяется разностью напряжений UВХ1 - UВХ2, следовательно и выходные напряжения также зависят только от этой разности. Поэтому рассматриваемую схему и называют дифференциальным (разностным) усилителем.

    Передаточная характеристика, связывающая разностный входной сигнал с одним из выходных напряжений (UВХ2) представлена на рис. 3.1.4.



    рис. 3.1.4. Передаточная характеристика операционного усилителя.

     

    Максимальное значение напряжения UВЫХ2 равно ЕП (транзистор T2 работает в режиме отсечки), а минимальное равно EП - I0RК2 (через транзистор T2 протекает полный ток I0). Из рис. видно, что при изменении разности входного сигнала вблизи начала координат, связь между UВЫХ2 и UВХ1 - UВХ2 линейна. Наклон характеристики на линейном участке равен I0RК24 и определяет коэффициент усиления усилителя.

    Заметим, что коэффициент усиления усилителя ДУ пропорционален току смещения I0. Т.е. коэффициентом усиления ДУ можно управлять током смещения I0 . Вследствие такой зависимости коэффициента усиления от тока смещения пары транзисторов с эмиттерной связью широко применяются в схемах АРУ и схемах модуляции.

    Для работы в качестве усилителя в рассматриваемой схеме не обходимо использовать генератор стабильного тока, включаемый в эмиттерную цепь транзисторов.
    Лекция № 20. Основные схемные узлы ОУ.

     

    План лекции.

     

    1.     Генератор стабильного тока;

    2.     Схема смещения уровня.

     

    Схема дифференциального усилителя с генератором стабильного тока на транзисторе показана на рисунке (рис. 3.2.1):



    рис. 3.2.1. Дифференциальный усилитель с генератором стабильного тока.

     

    Проведем отдельно анализ работы ГСТ (рис. 3.2.2).



    рис. 3.2.2. Генератор стабильного тока.

     

    Рассмотрим качественно функционирование схемы. Выходной сигнал ЕП через делитель напряжения  подается на базу транзистора. Напряжение на резисторе RЭ будет постоянным и приблизительно равным входному напряжению R2ЕП/(R1 + R2), а значит и ток IЭ будет также постоянным.

    При работе транзистора в режиме усиления ток коллектора IН с погрешностью, не превышающей нескольких процентов, должен совпадать с током IЭ. Поэтому ток IН – постоянная величина, которая определяется параметрами ЕП, R1, R2, RЭ.

    Проведем теперь количественный анализ. Из схемы ГСТ на основании закона Кирхгофа получим:

     

    IЭ = Б + Б = Б + 

    тогда

    UЭ = IЭRЭ = RЭБ +                           (3.2.1)

     

    С другой стороны, для выходной цепи, согласно закону Кирхгофа имеем:

     

    R2ЕП/(R1 + R2) - R1R2Б(R1 + R2) - 0,6 - UЭ = 0        (3.2.2)

     

    Исключая из соотношений (3.2.1) и (3.2.2) Б, получим выражение для UЭ

     

                (3.2.3)

     

    Ток в цепи эмиттера IЭ равен

     

    IЭ = UЭRЭ         (3.2.4)

     

    Связь между IН и IЭ можно записать

     

    IН = Э + 1          (3.2.5)

     

    Подставив выражения (3.2.3), (3.2.4) в (3.2.5), определим ток, протекающий по сопротивлению нагрузки при работе транзистора в режиме усиления

             (3.2.6)

     

    Если считать, что RЭ сравнимо с R1 и R2, а типичное значение  достаточно велико (более 50), то множитель в квадратных скобках с точностью до нескольких процентов равен единице. И тогда получим:

     

           (3.2.7)

     

    т.е. ток IН постоянен и не зависит от величины сопротивления RН

     

    Схема сдвига уровня.

     

    В ОУ сигнальные изменения потенциалов U0 могут находиться в совокупности с большой постоянной составляющей U0, которая увеличивается от каскада к каскаду. Возникает необходимость понижения потенциалов без заметного уменьшения U0 ,что осуществляется с помощью схемы сдвига уровня. Типовая схема приведена на рис. 3.3.1.

    Схема состоит из делителя напряжения, верхним плечом которого является резистор R2, а нижним – ГСТ (транзистор Т2). С помощью тока, создаваемого ГСТ, на резисторе R2 образуется уменьшение постоянного напряжения U0 на величину ГСТR2, где ГСТ – ток ГСТ. Для потенциалов U0 ГСТ имеет большое входное сопротивление в результате чего передача изменений U0 происходит без заметного их уменьшения.



    рис. 3.3.1. Схема сдвига уровня.

     

    В схеме функции ГСТ выполняет транзистор Т2 совместно с резисторами R1, R3 и R4. Т1 является повторителем напряжения, уменьшающим в  раз ответвление тока ГСТ в источник сигнала U0 + U0. Выходной эмиттерный повторитель на 3 уменьшает влияние последующих цепей на работу делителя напряжения и обеспечивает малое выходное сопротивление. Выходной сигнал делителя напряжения содержит уменьшенную до требуемого уровня постоянную состав ляющую UВЫХ 0 и полезный сигнал UВЫХ. При этом UВЫХU0.
    Лекция № 21. Основные характеристики ОУ.

     

    План лекции.

     

    1.     Переходная характеристика;

    2.     Входные параметры;

    3.     Выходные параметры.

    Схема включения ОУ представлена на рис. 3.4.1:



    рис. 3.4.1. Схема сдвига уровня.

     

    Она содержит два разнополярных источника питания Е+П и ЕП (обычно ), резистор нагрузки RН и источник входного сигнала UВХ. Выходное напряжение ОУ может симметрично изменяться в обеих полярностях относительно нуля, причем если UВХ = 0, то и UВЫХ = 0. Это условие называется условием баланса ОУ. Напряжение сигнала также может быть двухполярным. Если заземлен инвертирующий вход ОУ, то усилитель является не инвертирующим. Его переходная характеристика показана на рис. 3.4.2 (кривая 1).



    рис. 3.4.2. Переходная характеристика.

     

    Если заземлен неинвертирующий вход ОУ, то схема включения является инвертирующей (кривая 2). Т.к. схема без обратных связей, то наклон построенных характеристик равен собственному коэффициенту усиления ОУ (UВЫХ/UВХ). В реальных ОУ наблюдается разбаланс. Этот разбаланс устраняется подачей внешнего напряжения смещения нуля UСМ 0.



    рис. 3.4.3. Переходная характеристика с учетом смещений.

     

    UСМ 0 – постоянное входное напряжение, при котором выходное напряжение равно нулю (рис. 3.4.3).

     

    На рисунке представлена передаточная характеристика (кривая 1) реального ОУ, сбалансированного подачей внешнего напряжения смещения нуля UСМ 0. Графики 2 и 3 соответствуют некоторому собственному смещению нулевого уровня. При этом, когда оба входа ОУ заземлены, на выходе имеется некоторое напряжение -UВЫХ или +UВЫХ. Это напряжение пересчитывается на вход ОУ через коэффициент усиления схемы во входное напряжение смещения нуля - UСМ 0.

    Влияние сопротивления нагрузки на амплитуду выходного сигнала определяется выходным сопротивлением усиления и допустимым уровнем тока, при котором не происходит ограничения сигнала в оконечном каскаде. Выходное сопротивление ОУ определяется как величина, равная отношению приращения выходного напряжения к вызывающей его активной составляющей выходного тока при заданном значении частоты сигнала. На рисунке представлены передаточные характеристики ОУ при различных нагрузках. Уменьшение UВЫХ при уменьшении RН объясняется тем, что при уменьшении RН увеличивается ток, а значит и падение напряжения на выходном сопротивлении ОУ.

    Среди других параметров, кроме перечисленных выше, следует выделить и определить, в состоянии с ГОСТ 18421-73, 19480-74, 19799-74 следующие основные параметры ОУ.

    Входное сопротивление RВХ – величина, равная отношению при ращения входного напряжения к приращению активной составляющей входного тока при заданном значении частоты сигнала.

    Частота единичного усиления f1 – частота, на которой коэффициент усиления равен 1. Из-за ограниченной скорости нарастания выходного напряжения на частоте f1 возможна передача сигнала только малой амплитуды.

    Скорость нарастания выходного напряжения VН ВЫХ – наибольшая скорость изменения выходного напряжения ОУ при воздействии входного импульса прямоугольной формы амплитудой более 0,1 В.

    Коэффициент ослабления синфазных входных напряжений КОССФ – коэффициент, равный отношению приращений синфазных входных напряжений ко входному напряжению, вызывающему такое же приращение выходного напряжения. Другими словами, это отношение коэффициентов усиления для дифференциального и синфазного сигналов. Выражается это отношение в логарифмической мере – децибелах.

    Входной ток IВХ – среднее арифметическое значение входных токов при выходном напряжении, равном нулю.



     

    рис. 3.4.4. Переходная характеристика с учетом нагрузки.

     

    Разность входных токов IВХ – разность значений токов, протекающих через входы ОУ при выходном напряжении, равном нулю.
    Лекция № 22. Основные линейные схемы на операционных усилителях.

     

    План лекции.

     

    1.     Эквивалентная схема ОУ;

    2.     Усиление с инвертированием и без инвертирования сигнала.

     

    При построении усилителя, работающего в линейном режиме, на базе ОУ, последний охватывается ООС. На рис. 3.5.1 приведена схема такого усилителя.


    1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   16


    написать администратору сайта