Каскады предварительного усиления. Расчет каскада с общим эмиттером. Принципиальные схемы каскадов, страница 5

Операционный усилитель характеризуется усилительными, энергетическими, частотными и погрешностными параметрами, из которых при построении усилителей переменного тока могут использоваться:

усилительные – входное и выходное сопротивления, дифференциальный коэффициент усиления К_дф; энергетические – максимальное значение выходного напряжения U_max,

нагрузочная способность (максимальный выходной ток), напряжение питания, потребляемый ток; частотные – предельная частота усиления F_t, на которой собственный коэффициент усиления равен единице, скорость нарастания выходного сигнала (V = dU_вых /dt);

Статические погрешности – параметры, учитывающие отклонения выходного напряжения при отсутствии входного. 5.4.2. Выбор операционного усилителя

В случае применения операционного усилителя (ОУ) в каскадах предварительного усиления он должен обеспечивать необходимый коэффициент усиления К_о в заданном диапазоне частот, для чего производится сопоставление требуемого усиления с дифференциальным коэффициентом усиления, а также заданной высшей частоты усиления реализуемого каскада с предельной частотой усиления ОУ. При этом определяющим условием выбора ОУ являются его частотные свойства

K ⋅ F

                                                         Ft ≥     ^o 2 −^в 1 ,                                                   (5.27)

M

в

где М_в – коэффициент частотных искажений рассчитываемого каскада.

При выборе ОУ по значению собственного дифференциального коэффициента К_дф усиления рекомендуется, чтобы он  превышал реализуемый К_о более, чем в 1000 раз.   

Окончательное решение о правильности выбора операционного усилителя можно принять после проведения ряда проверок. Во-первых, каждый операционный усилитель обладает определенной скоростью нарастания выходного сигнала, связанной с максимальным его уровнем U_max, и частотой полной мощности F_пм. Принимая высшую частоту усиления каскада F_в равной частоте полной мощности, получим первое условие соответствия операционного усилителя выходным параметрам

                                                      Umax ≥=2p^VF    Umвых.                                         (5.28)

в

Во-вторых, операционный усилитель имеет определенную нагрузочную способность, оцениваемую по значению его максимального выходного тока 

U

                                                          Imax = R ^max ,                                                     (5.29)

нmin

вследствие чего необходимо, чтобы сопротивление нагрузки каскада было больше R_нmin.

В-третьих, необходимо учитывать возможный уровень синфазного сигнала, который равен

К

                                         U_выхсф ⋅=_q^о U_сф,                                               (5.30)

где q – коэффициент подавления синфазного сигнала,       U_сф – синфазное входное напряжение ОУ.       

Данная проверка производится с целью выяснения уровня превышения полезного выходного сигнала над синфазным. В противном случае требуется выбрать ОУ с большим коэффициентом подавления синфазного сигнала.

          5.4.3. Учет статических погрешностей ОУ

Выходное напряжение операционного усилителя при отсутствии входного всегда отлично от нуля на величину постоянной составляющей U_o , которая является так называемой статической погрешностью. Она снижает допустимое значение выходного напряжения и соответственно, приведенная ко входу, ограничивает чувствительность реализуемого усилителя. В общем случае статическая погрешность определяется собственными параметрами ОУ и используемыми внешними элементами и находится как сумма отдельных составляющих. Так, конкретные значения этих составляющих для наиболее распространенной схемы инвертирующего усилителя можно найти по приведенным ниже соотношениям.