Главная | Обратная связь

За галузю застосування

Передаточна характеристика при розбалансі

При Uвх=0 вихідна напруга ОП може бути більшою або меншою від нуля. Напруга Uзм, при якій Uвх=0, називається напругою зміщення нуля. Це напруга, яку необхідно подати на вхід ОП для створення балансу . Основною причиною розбалансу є розкид параметрів елементів підсилювача (власне транзисторів). Залежність від температури параметрів ОП викликає температурний дрейф вихідної напруги, так як вхідний опір каскаду є постійним, то при розбалансі з'являються вхідні струми зміщення. За наявності вхідної напруги зміщення і вхідних струмів зміщення схеми на ОП доводиться доповнювати елементами, які призначені для їх початкового балансування. Балансування відбувається поданням на один з входів ОП деякої додаткової напруги і введенням резисторів в його вхідні кола.

6. Амплітудно-частотна характеристика підсилювача-залежність коефіцієнта підсилення підсилювача від частоти вхідного сигналу.

7. За типом елементної бази

· На біполярних транзисторах

· На польових транзисторах

За галузю застосування

Операційні підсилювачі, що випускаються промисловістю, постійно удосконалюються, параметри ОП наближаються до ідеальних. Проте, поліпшити всі параметри одночасно технічно неможливо, або недоцільно через дорожнечу отриманого чипа. Для того, щоб розширити область застосування ОП, випускаються різні їх типи, в кожному з яких один або декілька параметрів є видатними, а інші на звичайному рівні (або навіть трохи гірші). Це виправдано, оскільки, залежно від сфери застосування, від ОП потрібне високе значення того або іншого параметра, а не всіх їх відразу. Звідси випливає класифікація ОП по областях застосування.

· Індустріальний стандарт. Так називають широко вживані, дуже дешеві ОП загального застосування з середніми характеристиками. Приклад: Lm324 [1].

· Прецизійні ОП мають дуже малу напругу зсуву, застосовуються в точних вимірювальних схемах. Зазвичай ОП на біполярних транзисторах по цьому показнику дещо кращі, ніж на польових. Також, від прецизійних ОП потрібна довготривала стабільність параметрів. Виключно малими зсувами володіють стабілізовані перериванням ОП. Приклад: Ad707 [2], у якого напруга зсуву становить 15 мкВ.

· ОП з малим вхідним струмом. Всі ОП, що мають польові транзистори на вході, мають малий вхідний струм. Але серед них існують спеціальні ОП, - з виключно малим вхідним струмом. Щоб повністю реалізувати їхні переваги, при проектуванні пристроїв з їх використанням, необхідно навіть враховувати витік струму по друкованій платі. Приклад: Ad549 [3], у якого вхідний струмом становить 6 • 10-14 А.

· Мікропотужні і програмовані ОП мають малий струм споживання. Такі ОП не можуть бути швидкодіючими, оскільки малий споживаний струм і висока швидкодія — взаємовиключні вимоги. Програмованими називаються ОП, для яких всі внутрішні струми спокою можна задати за допомогою зовнішнього струму, що подається на спеціальний вивід ОП.

· Потужні (сильнострумні) ОП, можуть віддавати великий струм в навантаження.

· Високовольтні ОП. Всі напруги для них (живлення, синфазна вхідна, максимальна вихідна) значно більші, ніж для ОП широкого застосування.

· Швидкодіючі ОП. Мають високу швидкість наростання і частоту одиничного підсилення. Такі ОП не можуть бути мікропотужними.

 

8. Відмінність характеристик реальних операційних підсилювачів від ідеальних полягає в наступному:

- вхідний струм. Невеликий струм, який називається вхідним струмом зсуву Ісм , входить в вхідні зажими (або витікає, в залежності від типу ОП). Цей струм рівний половині суми вхідних струмів, виміряних при з’єднанні входів між собою (два вхідних струми приблизно рівні між собою і представляють собою просто базові струми вхідних транзисторів). Роль вхідного струму зсуву полягає в тому, що він утворює падіння напруги на резисторах кола зворотнього зв’язку і зміщення, а також на опорі джерела живлення. Від того на скільки малі опори цих резисторів, залежить вплив цього струму на параметри схеми по постійному струму і відхилення вихідної напруги.

Промисловість випускає ОП з вхідними струмами порядку нонаампер і нижче для схеми з входами на біполярних транзисторах і порядку декілька пікоампер (10-6 мкА) для схем з входами на польових транзисторах. Самі малі струми зміщення має схема з транзисторами Дарлінгтона з дуже великим значенням коефіцієнта β і схема з польовим МОП-транзисторами. Як правило, транзисторні ОП, призначені для використання в системах з високою швидкодією, мають великі струми зміщення.

- вхідний струм зсуву. Вхідним струмом зсуву називають різницю двох вхідних струмів. На відміну від вхідного струму зміщення струм зсуву Ізсв зумовлений відхиленнями в технологічному процесі виготовлення ОП, так як в відсутності таких відхилень струми зміщення на двох симетричних колах були б однаковими. В результаті, навіть, при наявності на входах джерел з однаковими опорами падіння напруги на входах ОП будуть різними, і, відповідно, між входами буде існувати різниця напруг. Звичайно струм зсуву становить приблизно одну десяту частину струму зміщення.

- вхідний опір. Визначається вхідним опором для диференціального сигналу (опір з сторони одного з входів при заземленні другого), який звичайно значно менший, ніж опір для синфазного сигналу (типовий вхідний каскад виглядає як диференційний підсилювач з джерелом струму). В зв’язку з тим, що для від’ємного зворотнього зв’язку існує ефект самостійної установки входів (від’ємна зворотній зв’язок прагне підтримувати на двох входах однакову напругу і значно зменшує диференціальний вхідний сигнал).

- вхідний діапазон синфазного сигналу. Для того, щоб ОП працював правильно, напруга на його входах повинна знаходитися в межах певного діапазону значень, який, звичайно, не перевищує повного діапазону напруг живлення. Якщо напруга на входах виходить за межі цього діапазону, то коефіцієнт підсилення ОП може різко змінитися і навіть поміняти знак. Існують такі ОП, у яких вхідний діапазон синфазного сигналу обмежений знизу від’ємною напругою або обмежений зверху позитивною напругою. Крім того, визначаються максимально допустимі вхідні напруження при яких проходить розрушення схеми.

- вхідний діапазон диференціального сигналу. Для деяких ОП допустиму напругу між входами обмежено такими малими значеннями, як наприлад, ±0,5В, але для більшості схем допустимі диференціальні вхідні сигнали можуть досягати значення напруги живлення. Перевищення заданого максимуму може викликати погіршення характеристик або розрушення схеми ОП.

- вхідний опір; залежність розмаху вихідної напруги від опору загрузки. Вихідний опір Rвих – це власне вихідний опір ОП без зворотнього зв’язку. Зворотній зв’язок робить вихідний опір дуже малим (або дуже збільшує його в випадку зворотнього зв’язку по струму); тому велике значення має максимально допустимий вихідний струм, рівний, як правило, приблизно 20мА. Часто залежність розмаху вихідної напруги від опору загрузки зображають в виді графіка, а інколи просто приводять декілька значень для типових опорів загрузки. Для деяких ОП розмах вихідної напруги обмежений джерелом від’ємної напруги, а це дуже зручно при використання в схемі єдиного джерела живлення позитивної напруги, так в даному випадку напруга на виході може змінюватися до потенціалу землі.

- коефіцієнт підсилення по напрузі і фазовий зсув. Звичайно коефіцієнт підсилення по напрузі для постійного струму знаходиться в межах від 100000 до 1000000, зменшується з ростом частоти, і на частоті, що лежить в межах від 1 до 10 МГц, коефіцієнт підсилення зменшується до одиниці. Звичайно будують графік залежності коефіцієнта підсилення по напрузі при розімкненому колі зворотнього зв’язку від частоті.

- вхідна напруга зсуву. Відхилення, яке виникає в процесі виготовлення ОП, приводять до того, що вхідні каскади ОП мають деяке розбалансування. Якщо при нульовому вхідному сигналі входи ОП з’єднати між собою. То вихід схеми буде насичений, і вихідна напруга буде рівна або Uкк або Uєє. Різниця вхідних напруг необхідна для того щоб вихідна напруга стала рівна нулю. Звичайно в ОП буває передбачена можливість зменшення вхідної напруги зсуву до нуля (настройка нуля).

Для точних систем не менше значення, ніж сам зсув, має дрейф вхідної напруги зсуву під впливом температури і часу, так як початковий зсув можна зробити рівним нулю.

- швидкість наростання. «Компенсаційна» ємність ОП і невеликі внутрішні струми обмежують швидкість зміни вихідної напруги навіть при умові великого розбалансування входів. Максимальну швидкість вихідної напруги звичайно називають швидкість наростання. Швидкість наростання обмежує амплітуду синусоїдального вихідного сигналу при перевищенні деякої критичної частоти (частоти при якій для отримання повного розмаху вихідної напруги швидкість наростання ОП повинна бути максимальною), цим пояснюється введення в специфікації «графіка залежності розмаху вихідної напруги від частоти». Для ОП з зовнішньою корекцією швидкість наростання залежить від використаної схеми корекції.

- вплив температури. Всі розглянуті вище параметри залежать від температури. Однак, звичайно це не впливає на роботу схеми, так, наприклад, найбільша зміна коефіцієнта підсилення майже повність компенсує зворотній зв’язок. Винятки складають вхідна напруга зсуву і вхідний струм зсуву. Їх залежність від температури проявляється в появі дрейфу вихідної напруги після того, як з допомогою регулювання вхідні сигнали були зведені практично до нуля.

Також потрібно згадати, що на характеристики ОП ставляться такі обмеження, як коефіцієнт послаблення синфазних сигналів, коефіцієнт послаблення впливу джерела напруги живлення, шумова вхідна напруга і шумовий струм і перехідні викривлення на виході.