Категории
Лекция № 10.
Смещение реальной характеристики.
Параметры ОУ
Одна из главных характеристик: амплитудная (передаточная) характеристика.
Зависимость Uвых от Uвх:
| Рис.9.3 |
Сигнал подаем на инвертирующий вход. Рабочая область линейна и имеет очень большой наклон.
Примечание: ОУ не может работать без ОС!
Условие – при Uвых=0 и Uвх=0 не выполняется.
Причина разбаланса: разброс параметров элементов дифференциального усилителя и зависимость этих параметров от температуры.
Для балансировки бывают включены дополнительные внешние элементы (калибровочные).
Упрощенная эквивалентная схема:
| Рис.9.4 |
В идеале Rвх= .
В реальных схемах имеется конечное значение сопротивления между входами, ᴛ.ᴇ. Rдиф (пр. 500кОм).
На входе большое сопротивление синфазного сигнала, на входе текут не нулевые токи, а конечные значения токов; токи смещения являются режимными токами. Iсм – параметр определяющий точность.
На выходе–Rвых ненулевое, имеет большое значение, Rвых =~200, 150 Ом, его можно уменьшить (пр., с помощью ОС).
Суммарная ошибка ОУ
Uош=Ucm 0 + αt ΔT+ (ICM+RCM- ICM-RCM);
αt= ;
Uсм0 зависит от температуры;
ΔΔIсм разность входных токов от температуры(дрейф);
ΔIсм- разность входных токов по температуре.
Усилительные параметры - Кнд, КООС, Кнсф;
Входные параметры – Rвхд, Rвхсф, Uвх сф доп, Uвх д доп,Uсм о, Iсм, Δ Iсм , ΔΔ Iсм;
Выходные параметры – Rвых, Uвых мах, Iвых доп.
Типы ОУ:
- ОУ общего применения;
- ОУ быстродействующие;
- ОУ прецизионные(точные).
Временные и высокочастотные параметры ОУ. Динамические параметры.
| Кu |
| fф |
| f1 |
| f |
| Рис.9.5 |
Vвых ( )- скорость изменения выходного напряжения.
tуст- время, за ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ заканчивается переходной процесс установления ОУ.
| Параметр | ОУ общего применения 140 УД6 | ОУ 1544Д4А быстродействующие | ОУ 140УД17 прецизионные |
| Кнд, не менее, дб | |||
| Кнд, не более, дб | |||
| Uсм0, мВ | 0,075 | ||
| Iсм0, мкА | 0,3 | 1,2 | 0,004 |
| ΔIсм0, мкА | 0,1 | 0,3 | 0,0038 |
| Rвх диф, МОм | |||
| Uвых max, мВ | |||
| Uсм, мкВ\град | |||
| f1, МГц | 0,4 | ||
| Vн вых, В\мкс | 2,5 | 0,1 | |
| Iпотр, мА | 2,8 |
Функциональные узлы на ОУ:
Масштабирующий усилитель – инвертирующий и неинвертирующий.
Без ОС непосредственно они не применяются вследствие того, что:
1) без ОС линейный участок очень ограничен.
| Рис.10.1 |
2) Коэффициент усиления ОУ меняется (имеет сильный разброс) сильно зависит от температуры и режима.
Инвертирующий усилитель:
| Рис.10.2 |
Параллельная ООС по напряжению.
Фаза выходного сигнала отличается от фазы входного сигнала на 180°
Rвх>>R1, (Rвх= );
Rвх>>R1, (Rвых=0);
U0 0;
U*=0;
iвх=-ioc=i;
Uвх=i*R1;
Uвых=i*R2;
= ;
К-нос= - говорит о том, что фазы входных и выходных сигналов отличаются на 180°;
Кнос не зависит от параметров усилителя;
Кнос= ;
Кнос=
- коэффициент ООС.
Неинвертирующий усилитель:
| Рис.10.3 |
Rвх=
Rвых=0
Uвых=Кн(Uвых–Uос)
Uос= * Uвых
=
К+нос=
Кнос=1+
Rвхос=Rвх( )
Rвых=
Максимальное сопротивление резистора ограничено тем, что схема несимметрична, погрешностями, возникающими на сопротивлении.
I+см*Rсм= I-см*Rсм ;
Минимальное сопротивление ограничено нагрузочной способностью.
На базе инвертирующего усилителя построим сумматор – вычислительное устройство, выходное напряжение которого пропорционально сумме входных напряжений.
ЦАП построен на базе сумматоров.
АЦП построен на базе ЦАП.
| Рис.10.4 |
Uвых= - (Uвх1 + Uвх2 +…+ Uвхn )
Интегратор на ОУ:
| Рис.10.5 |
Rвх= ;
Rвых=0;
Kн=- ;
Kн(s)= ;
где сR – постоянная времени;
Uвых(t)= .
Интегратор на ОУ практически идеальный (за счет емкости).
Неидеальный интегратор:
| Рис.10.6 |
| Рис.10.7 |
Для идеального интегратора:
| Uвых |
| Рис.10.8 |