 |
Особенности применения основных схем на ОУ.
|
|
|
|
Параметры Операционных усилителей (ОУ)
Параметры:
1) Коэффициент усиления по напряжению КU0 – характеризует способность ОУ усиливать подаваемый на его входы дифференцированный сигнал
Диф сигнал
Рис 1. Компаратор
2) Входное напряжение смещения(UСМ) обусловлено не идентичностью напряжений эммитерных переходов транзисторов входного дифференцирующего усилителя. Наличие этого напряжения приводит к нарушению условия:
Численно 
составляют миливольты.
3) Входной ток смещения – который протекает через входные выводы для создания требуемого режима работы каскада на постоянном токе.
4) Входное сопротивление для дифференцирующего сигнала измеренное относительно входов(любого) при заземлении другого(0,01 -–100 Мом)
5) Входное сопротивление для синфазного сигнала(один и тот-же)- характеризует изменение среднего входного тока при приложении ко входу синфазного напряжения. Это сопротивление на несколько порядков выше чем для диффернцирующего сигнала (на всю схему)
6) Выходное сопротивление – сопротивление ОУ рассматриваемое как эквивалентное генератору (10-100Ом) входное сопротивление ОУ намного выше выходного
7) 
Скорость нарастания выходного напряжения (UUВЫХ) - максимальная скорость изменения выходного сигнала при максимальном значении его амплитуды
Эти скорости равны tg угла наклона участка между максимальным и минимальным значением выходного сигнала 
.
Данный параметр важен для широкополосных и импульсных ОУ.
8) Коррекция амплитудно-частотных характеристик ОУ.
ОУ является многокаскадным, поэтому результирующие АЧХ и ФЧХ могут быть получены суммированием АЧХ и ФЧХ каскадов. Передаточная функция каждого каскада может быть представлена аппериодическим звеном: 
. Очевидно что в различных каскадах из-за неодинаковости свойств приборов и различной глубины местной отрицательной ОС Тi и Ki будут различны.
|
|
|
При наклоне ЛАЧХ менее -20дб/дек(-40,-60) происходит потеря устойчивости. В этом случае в ОУ вводят дополнительную внешнюю или внутреннюю цепи коррекции которые формируют наклон АЧХ -20дб/дек во всем диапазоне частот полосы пропускания. Такая коррекция обычно снижает полосу пропускания. Если Тi одного из каскадов ОУ гораздо выше других, то наклоны -20 дб/дек во всем диапазоне частот формируются самим ОУ, и доп коррекция может не потребоваться.
Чаще всего применяют цепи интегрирующего типа.
При простейшей коррекции подключают емкость(С) между выводами FC и землей (цепь нагрузки усилительного каскада). Это приводит к появлению доп полюса АЧХ, и сильному уменьшению коэффициента усиления начиная с сравнительно небольшой частоты. Больше коэффициент усиления в области повышенных частот дает цепь RC.(Схемы коррекции могут разлитатся для различных ОУ).
Особенности применения основных схем на ОУ.
Инвертирующий усилитель c обратной связью по напряжению
Неинвертирующий усилитель
3) Повторитель
Усилитель с ОС по напряжению
Блок ОС обычно выполняется в виде делителя на резисторах
Входное и выходное сопротивление неинвертирующего выпрямителя
Для 5 
Для 3: 
Не инвертирующие ОУ применяются самостоятельно или в составе сложных усилителей, когда требуется иметь повышенное входное сопротивление при значительном коэффициенте усиления по напряжению.
Повторитель напряжения обычно используют во входных устройствах где необходимо иметь высокое входное сопротивление, или для получения минимального выходного.
Для 1: 
Вычитатель:
Отсутствие синфазного входного сигнала, и стабильное значение параметров схемы 1 предпочтительное для масштабируемого входного напряжения, при этом следует учитывать что последующее подключение более чем 2-х ивертирующих усилителей может привести к потере устойчивости. В случае использования многих ИУ включенных последовательно, целесообразно между каждой парой усилителей устанавливать не инвертирующий ОУ или повторитель.
|
|
|
В рассматриваемых схемах обычно устанавливаются сопротивление RЭ которое не влияет на коэффициент усиления, и вводится когда это необходимо для увеличения изменения входного напряжения вызванного временным или температурными колебаниями входных токов RЭ выбирают таким чтобы эквивалентное сопротивление подключалось ко входам было одинаковым.
3. Схемы коррекции UСМ для ОУ
Идеальный случай
В схеме 1(с компенсацией) состоит из 2-х частей R и RЭ-R: 
На R от потенциометра R3 подключенного к UПИТАНИЯ через ограничительный резистор 1000R подается дополнительное напряжение насыщения. Сопротивление резистора выбирается так:
1) Допустимый диапазон изменения напряжения на сопротивлении R должна быть больше максимального напряжения смещения нуля
2) Сопротивление R3 должно удовлетворять условию: 
аналогично и в 2, но ток через R2 и R1 ≠→∞
ЭПУ(РС)
R15*,R16*,R17*,R21*,C8* - определяют передаточную функцию регулятора скорости электропривода ЭПУ.
R9,R10,R11-R14 –компенсация напряжения смещения.
R20 – компенсация выходного напряжения при изменении входных токов (RЭ)
R22,C6,R23,C7 – коррекция АЧХ.
R25 – ограничение выходной координаты (изменение UНАС ОУ)
R24 – ограничение выходного тока ОУ при замыкании выхода на землю.
VD4,VD5 – диоды служащие для защиты выходов ОУ от превышение допустимого дифференцируемого напряжения (падение напряжения на VD=0,7-0,5B это напряжение намного больше чем рабочее напряжение на выходе ОУ).
|
|
|
