Скоростные характеристики

Динамическими параметрами ОУ являются скорость нарастания выходного напряжения (скорость отклика) и время установления выходного напряжения. Они определяются по реакции ОУ на воздействие скачка напряжения на входе (рис. 1.10).

Рис. 1.10

Скорость нарастания выходного напряжения U_вых находят по отношению приращения выходного напряжения к времени на участке изменения выходного напряжения от 0,1U_вых до 0,9U_вых. Время установления выходного напряжения t_уст оценивают интервалом времени, в течение которого выходное напряжение меняется от уровня 0,1 до уровня 0,9 установившегося значения. В ряде схем ОУ допускается введение корректирующих цепей, улучшающих параметры U_вых и t_уст. Для ОУ U_вых = 0.1:100 в/мкс, а t_уст = 0.05:2 мкс.

Классификация оу

В результате поисков и эволюции схемотехнических и технологических решений был создан ряд ОУ, которые согласно квалификации по ГОСТ 4.465 - 86 делятся на:

• универсальные (общего применения ), у которых К_u = 10³ : 10⁵; f₁ = 1,5 : 10 МГц;

• прецизионные ( инструментальные ), у которых Кu > 0.5*10⁶ и гарантированные малые уровни U_см < 0,5мВ и его дрейфа;

• быстродействующие со скоростью нарастания выходного напряжения U_вых > 20 В/мкс;

• регулируемые (микромощные) с током потребления Iпот < 1мА;

• мощные и высоковольтные ОУ;

• многоканальные.

Основные схемы включения оу

Широкое практическое использование ОУ в аналоговых схемах основывается главным образом на применении в них различного рода внешних ОС, чему способствует большое значение коэффициента усиления К_оу, а также высокое входное и малое выходное сопротивление ОУ. Высокие качества параметров современных интегральных ОУ позволяют без внесения заметной погрешности при расчете схем на ОУ принимать К_uоу , К_Iоу и R_вх.оу .

Основными схемами на ОУ являются инвертирующий и неинвертирующий усилители, режим работы которых осуществляется в пределах линейного участка передаточной характеристики. Также весьма важны схемы компенсации напряжения сдвига .

Неинвертирующий усилитель на оу

Неинвертирующий усилитель изображен на (рис. 1.11).

Рис. 1.11

Данная схема позволяет использовать в качестве неинвертирующего усилителя ОУ, схема обладает высоким полным входным сопротивлением, причем коэффициент усиления всей схемы по напряжению может быть жестко задан с помощью сопротивлений R₁ и R_ос.

В данной схеме входной сигнал подается на неинвертирующий вход ОУ.

Усилитель содержит последовательную отрицательную обратную связь по напряжению, создаваемую на резисторе R_ос и поданную на инвертирующий вход.

Полное входное сопротивление всей схемы оказывается высоким, так как единственным путем для тока между входом и землей является высокое полное входное сопротивление ОУ.

Сопротивления R₁ и R_ос образуют делитель напряжения с очень малой нагрузкой, так как ток, необходимый для управления усилителем, очень мал ( I_см >> 0 ).

Поэтому через R₁ и R_ос течет одинаковый ток и напряжение, приложенное к инвертирующему входу, равно:

U_вх.инв = U_выхR₁/R₁+R_ос

Так как IR₁ = IR_ос , R_вх , имеем

IR₁ = UR₁/R₁ , IR_ос = UR_ос/R_ос , U_вх.инв = U_вх + U_q,

поэтому

IR₁ = (U_вх + U_q)/R₁ , IR_x = (U_вых - (U_вх + U_q)) / R_ос

Следовательно:

(U_вх + U_q) / R₁ = (U_вых - (U_вх + U_q)) / R_ос

Так как

U_вых = KU_q и U_q = U_вых / K,

то если K , U_q >>0, можно написать

U_вх / R₁ = (U_вых - U_вх) / R_ос

Найдем отсюда коэффициент усиления схемы U_вых / U_вх , который называют коэффициентом усиления с замкнутой ОС (Kос), или коэффициентом усиления замкнутого усилителя, т.е.

U_вхR_ос = R₁U_вых - R₁U_вх

U_вх(R_ос + R₁) = R₁U_вых

(R_ос + R₁) / R₁ = U_вых / U_вх = К_ос

К_ос = R_ос / R₁ +1 , когда К>>К_ос.

Сопротивления R₁ + R_ос следует выбирать так, чтобы общий ток нагрузки с учетом этого сопротивления не превышал максимального выходного тока усиления.