ОП вміщує два–три каскади, кожний з яких може бути змодельований у вигляді RC–ланки, що утворюється великим вхідним опором каскаду і вхідною ємністю наступного каскаду. Тому передавальну функцію такого ОП можливо подати у такому вигляді
,
де
– коефіцієнт передачі ОП на
постійному струмі.
Швидкість падіння результувальної АЧХ ОП, рис.2.8(а),
послідовно збільшується на – 20дБ/дек. ФЧХ одного каскаду ОП може бути подана у
вигляді тангенсоїди = , яку у логарифмічному
масштабі зручно апроксимувати зламаною лінією, що має стрибок – 900
на частоті зрізу. Тому результувальна ФЧХ ОП послідовно збільшується на – 900,
рис.2.8(б).
Рисунок 2.8 – АЧХ та ФЧХ некоректованого операційного підсилювача
Помилки апроксимації діаграми Боде (АЧХ і ФЧХ, що
побудовані з використанням логарифмічного масштабу) прямими лініями на частоті
зрізу не перевищують для АЧХ 3дБ, а ФЧХ на частотах i
відповідно +5.70 і –5.70.
2.5 Забезпечення стійкості операційних підсилювачів, що охоплені зворотним зв’язком
Для того, щоб виключити амплітудно–фазові спотворення у заданій смузі частот, необхідно в цій смузі забезпечити рівномірну АЧХ і лінійну
ФЧХ.
Це досягається за допомогою ВЗЗ. Але, необхідно мати на увазі, що якщо лінія перетинає ділянку спаду АЧХ, що має
швидкість падіння –40 або –60дБ/дек, зсув фази вихідного сигналу ОП відносно
вхідного досягає – 1800 чи перевищує цю величину. Разом з початковим
(схемотехнічним) зсувом фаз між інверсним входом і виходом ОП, що дорівнює –
1800, сумарний зсув фаз у колі ВЗЗ на частоті
буде складати – 3600, що
викличе самозбудження схеми, якщо на цій частоті коефіцієнт підсилення пристрою
ще перевищує 1. Таким чином, для ОП,
що має АЧХ вказаного типу, недоцільно забезпечувати глибину ВЗЗ
більшу, ніж
,
оскільки безпосередньо за другою частотою зламу сумарний фазовий зсув у колі
ВЗЗ буде додатний (тобто, до зсуву фаз між інвертувальним входом і виходом ОП
додається внутрішній зсув, більший за 1800) і схема самозбуджується.
Тому основна вимога забезпечення стійкості пристрою на
некоректованому ОП така: пряма, що відповідає підсиленню , яке вимагається від пристрою на ОП
із замкненим колом ВЗЗ, повинна обов'язково перетинати ділянку АЧХ з нахилом
–20 дБ/дек. Ця вимога відповідає максимально можливому запасу фази у колі ВЗЗ
до самозбудження (для частоти
запас фази 900,
а для
– 00). У більшості
випадків може бути достатним і менший запас фази на самозбудження, тому у
підсилювачах з замкненим колом ВЗЗ вдається використовувати також частину
ділянки з нахилом –40дБ/дек. В цьому випадку АЧХ підсилювача буде мати викид
поблизу частоти
, а на перехідній
характеристиці з'явиться значний викид, що характерний для систем з відносною
стійкістю.
Цю вимогу дуже важко забезпечити, коли ОП включений як повторювач напруги оскільки при цьому коефіцієнт передачі у колі ЗЗ дорівнює коефіцієнту передачі при розімкненому колі ЗЗ.
Максимальний запас фази на самозбудження особливо
бажаний у тих випадках, коли навантаження схеми у процесі роботи змінюється чи
має ємнісний характер. У останньому випадку вихідний опір ОП утворює з фазозсувне коло, внаслідок чого
можливе самозбудження навіть у тому випадку, якщо ОП має деякий запас стійкості
за фазою.
Усунути самозбудження схеми на ОП можливо за рахунок
зрізання зайвої смуги підсилення, щоб сумарна (результувальна) АЧХ ОП проходила
з нахилом –20 дБ/дек через точку одиничного підсилення .
Зсув фаз у такому підсилювачі на всьому ВЧ спаді сталий і дорівнює 900.
Такий ОП має повністю оптимально скоректовану частотну характеристику і зветься
скоректованим ОП. Зміна АЧХ трикаскадного ОП за допомогою RC–ланок з
різними номіналами елементів показана на рис.2.9.
Для кожного конкретного типу ОП рекомендується відповідний набір RC–ланок, що підключаються до спеціальних високоомних точок схеми ОП. Ці точки вибираються з таким розрахунком, щоб зменшити номінали елементів кола корекції. У ряді випадків ОП випускаються постійно скоректованими. У коректованому ОП критерій стійкості задовольняється навіть тоді, коли вони включаються за схемою повторювача. В таких ОП за допомогою простої резистивної ланки у колі ВЗЗ можна отримати будь-яке значення коефіцієнта підсилення і при цьому не буде виникати самозбудження. Коректувальні ланки можуть підключатися до входів ОП. ОП з більше ніж двома ланками корекції зустрічаються рідко, оскільки таким чином ускладнюється проектування, регулювання і експлуатація апаратури. Номінали коректувальних ланок і відповідні діаграми Боде наводяться у інструкціях з застосування конкретних ОП.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.