6.1. Основные параметры оу

Дифференциальным входным сигналом называется разность напряжений на входах ОУ. Синфазным входным сигналом называется полусумма напряжений на входах ОУ. Амплитудная характеристика ОУ показана на (рис. 6.3).

Наклон линейного участка характеристики определяется коэффициентом усиления ОУ. Коэффициентом усиления ОУ называется отношение изменения выходного напряжения к вызвавшему его изменению входного дифференциального напряжения.

(6.1.1)

Интегральные ОУ имеют коэффициент усиления от 10³до 10⁶.

Амплитудная характеристика сдвинута относительно нуля на напряжение смещения U_см-дифференциальное входное напряжение, при котором выходное напряжение ОУ равно нулю.

Напряжение смещения в ОУ, в которых входные каскады выполнены на биполярных транзисторах лежит в пределах 310 мВ, а в ОУ с входными каскадами на полевых транзисторах 30100 мВ. Средним входным током ОУ называется сренеарифметическое значение токов инвертирующего и неинвертирующего входов ОУ, измеренных при таком входном напряжении, при котором выходное напряжение равно нулю. Средний входной ток ОУ с входными каскадами на биполярных транзисторах лежит в диапазоне 0,011 мкА, а у ОУ с полевыми транзисторами во входных каскадах единицы наноампер.

Разность входных токов ОУ - абсолютное значение разности входных токов ОУ, измеренных при нулевом выходном напряжении.

Рис. 6.1

Рис. 6.2

Рис. 6.3

Она характеризует несимметричность входного каскада ОУ и составляет обычно 20-50 % входного тока.

Коэффициент передачи синфазного сигнала - отношение изменения выходного напряжения к вызвавшему его изменению синфазного входного напряжения.

Коэффициент ослабления синфазного сигнала - отношение коэффициента усиления к коэффициенту передачи синфазного сигнала или отношение синфазного сигнала к вызванному этим сигналом изменению напряжения смещения. Для ОУ коэффициент ослабления синфазного сигнала K^’_сф=20lg|K_сф|=60-100 дб.

Коэффициент влияния нестабильности источников питания - отношение изменения выходного напряжения к вызвавшему его изменению одного из напряжений питания. Составляет 20-200 мкВ/В.

Входное сопротивление - сопротивление одного из входов ОУ при заземленном другом входе. Такое сопротивление называют также входным сопротивлением для дифференциального сигнала. Оно составляет 10³-10⁶Ом и более.

Входное сопротивление для синфазного сигнала равно отношению приращенного синфазного напряжения к приращению среднего тока ОУ. Оно на 1-2 порядка выше входного сопротивления для дифференциального сигнала.

Полоса усиливаемых частот ОУ ограничивается частотой единичного усиления, составляющей от сотен килогерц до десятков мегагерц.

Максимальная скорость нарастания выходного напряжения ОУ определяется при подаче на вход ОУ напряжения прямоугольной формы и лежит в пределах от 0,3 до 50 В/мксек.

6.2. Обратные связи

Обратной связью называется передача энергии или информации с выхода устройства или системы на его вход.

Сигнал ОС зависит от одного из выходных параметров устройства: напряжения, тока, частоты сигнала, температуры и т.д. В соответствии с этим обратные связи называются ОС по напряжению, току, температуре и т.д.

Сигнал ОС на входе устройства складывается с входным сигналом.

Если складывается напряжение сигнала ОС и входного сигнала, то такая ОС называется последовательной. Если складываются токи, то такая ОС называется параллельной.

Если на выходе устройства сигнал ОС вычитается из входного сигнала, то ОС является отрицательной ОС (ООС). При этом на вход устройства действует разностный сигнал, который меньше входного, что приводит к уменьшению выходного сигнала. ООС уменьшает коэффициент усиления, но улучшает другие параметры: увеличивает стабильность выходного сигнала, уменьшает искажения и нелинейность.

Покажем, что в усилителе, охваченном ООС, (рис. 6.4) искажения возникают внутри усилителя уменьшаются во столько же раз, во сколько падает усиление. С целью упрощения будем считать, что сигнал искажений не зависит от выходного напряжения. Представим такой усилитель как неискажающий усилитель с коэффициентом усиления К, к выходному напряжению которого добавляется напряжение искажений U_иск.

Напряжение на выходе усилителя будет равно

U^_иск=K_осKU^_иск+U_иск , (6.2.1)

откуда

U^_иск=, (6.2.2)

Коэффициент усиления уменьшается во столько же раз

- коэффициент усиления с ОС

откуда

. (6.2.3)

При положительной ОС на вход устройства подается сумма входного сигнала и сигнала ОС. Коэффициент усиления и выходной сигнал возрастает, а стабильность выходных параметров снижается. Положительная ОС (ПОС) применяется для ускорения переходных процессов, в схемах генераторов и в импульсных устройствах.

При использовании в качестве усилительного элемента ОУ с высоким коэффициентом усиления передаточная функция устройства с обратными связями, может являться функцией только параметров цепей ОС.