Главная - Литература

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 [76] 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169


Рис. 10.15. Принципиальная схема усилителя (хА741

Таким образом, напряжение база-эмиттер каждого из транзисторов УТИ и VT7 составляет 0,56 В, что соответствует их работе в режиме В.

Транзистор VT13 вместе с резистором RtO защищает транзистор VT14 от перегрузки. Увеличение эмиттерного тока транзистора VT14 выше некоторого предельно допустимого значения, например, при замыкании выхода на землю, создает иа резисторе R10 напряжение база - эмиттер для транзистора VTt3, отпирающее его. Отпирание транзистора VT13 уменьшает базовый ток транзистора VTI4, предохраняя его от перегрузки.

Считая, что транзистор VT13 отпирается при напряжении ывэ=0,5 В, получаем, что максимальная амплитуда эмиттерного тока транзистора VTt4 равна 20 мА.

Аналогичную роль выполняют транзистор VT20 и резистор R9, защищая схему Дарлингтона от перегрузки. Например, при замыкании выхода усилителя иа плюс верхнего источника питания увеличится напряжение на эмиттере транзистора VT7. Так как напряжение базы не может отличаться от напряжения эмиттера больше чем на 0,7-0,8 В, то при этом увеличится напряжение на базе транзистора VT7 и коллекторе VT6. Увеличение его эмиттерного тока открывает транзистор VT20.

Емкость С=30 пФ служит для частотной коррекции усилителя, объясняемой в § 10.10. Выходной каскад является эмиттерным повторителем на комплементарных транзисторах VT14 и VT7. Его работа описывает<я в следующей главе.

10.8. ОСНОВНЫЕ СХЕМЫ ВКЛЮЧЕНИЯ ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ

Идеальный операционный усилитель. При анализе схем устройств, в которые входит операционный усилитель, можно получить значительные упрощения, если использовать представление



об идеальном операционном усилителе. Идеальным называется операционный усилитель с входным сопротивлением для разностного сигнала Rex = oo, внутренним коэффициентом усиления по напряжению Кв=оо и выходным сопротивлением Нвых = 0. Кроме того, предполагается, что коэффициент ослабления синфазного сигнала равен бесконечности. В реальных операционных усилителях стремятся максимально повысить входное сопротивление. Например, входными каскадами операционного усилителя часто являются эмиттерные или истоковые повторители, поэтому ответвлением тока во входное сопротивление усилителя можно пренебречь, если сопротивления, подключаемые параллельно входу усилителя, на несколько порядков меньше входного сопротивления.

Анализ схем включения операционного усилителя упрощается также и потому, что идеальный усилитель за счет бесконечно большого внутреннего коэффициента, усиления и выходного сопротивления, равного нулю, развивает конечное напряжение на любой выходной нагрузке, отличной от нуля, при входном напряжении, равном кулю. Это дает возможность при анализе схем полагать напряжение между зажимами (-f) и ( -) равным нулю. Также равным нулю считают ток, ответвляющийся в бесконечно большое входное сопротивление.

Принцип виртуального замыкания. Изложенное выше соответствует принципу виртуального замыкания входных зажимов операционного усилителя (рис. 10.16). При виртуальном замыкании, как и при обычном, напряжение между замкнутыми зажимами равно нулю. Однако, в отличие от обычного замыкания, ток между виртуально замкнутыми зажимами не течет, т. е. в виртуальное замыкание ток не ответвляется. Иначе говоря, для тока виртуальное замыкание эквивалентно разрыву цепи.

Инвертирующая схема. На рис. 10.17, а показана инвертирующая схема включения операционного усилителя. Применяя прин-

Рис. 10.16. Иллюстрация принципа виртуального замыкания


Рис. 10.17. Схемы включения операционного усилителя.



цип виртуального замыкания, находим, что Iвх = {Uвх-Щ1\, а выходное напряжение Ugbix-IexZce-O, откуда коэффициент передачи напряжения

K=U,JU:=-ZJZi. (10.21)

Выражение (10.21) является точным лишь для идеального операционного усилителя. Для реального усилителя характерны погрешности. Первый источник погрешности заключается в предположении, что весь входной ток течет через сопротивление связи, тогда как часть тока ответвляется во входное сопротивление усилителя. Относительная погрешность

AlK . /вх l/Rex Zee

К Ice (l+K)IZce Re4i + K)

Второй источник погрешности заключается в том, что через Zi течет ток, равный не Uex/Z, а приблизительно равный lJexl[Zi + +Zce/(1-f/С)]. Так как Zce/(1+ /()CZj, относительная погрешность определения коэффициента усиления

A2KIK-ZJZ,{\+K).

Общая относительная погрешность определения коэффициента усиления по формуле (10.21) равна сумме относительных погрешностей:

К К К + Uex zJ

где К-коэффициент усиления операционного усилителя, зависящий от внутреннего коэффициента усиления, выходного сопротивления и выходной нагрузки.

Эквивалентное сопротивление выходной нагрузки для схемы на рис. 10.17, а равно Z„.s„s3ZceZ„, где Z„ - сопротивление нагрузки на выходе усилителя.

Пример. Пусть Д:в=5-10; Rex=\(i кОм; Rsux-W Ом; Zx-=Ri = b кОм; Zc,=Rce = bQ кОм; Z„=i?„ = 50 кОм. По формуле (10.21) находим, что коэффициент передачи напряжения K=-RcelRi = - lO. Эквивалентное сопротивление нагрузки Rn.aKRce\\Rn=25 кОм. Коэффициент усиления по напряжению определенного усилителя с учетом нагрузки

K = Kel(\+RexlRu.3„) =5-10*/(1+1072.5- ЩКе = Ъ- \й\

По формуле (10.22) находим, что относительная погрешность определения коэффициента передачи ДК7=-0,03%.

Из принципа виртуального замыкания следует, что входное сопротивление инвертирующей схемы Z=2i. Выходное сопротивление ввиду отрицательной обратной связи по напряжению уменьшается в (1-fp/C) раз:

Z;„ = /?eW(l + P). (10.23)

где p = Z;/(Zee--Z;); Z\ = {Zx+Re)\\R,x.



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 [76] 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169



0.0014