Реферат: Исследование усилительных каскадов

При обеспечении равенства

(3.12)

из (3.11) следует, что

.

В этом случае при подаче на входы 1, 2 сигналов Uc2, Uс1, напряжение на выходе усилителя равно

. (3.13)

Из (3.13) следует, что ДУ ослабляет синфазные сигналы

Uвх.синф.=Uc2=Uс1

так как при этом

U_вых =(U_{вх синф} К₊ ^* )/ F_{s ус} → 0,

где F_{s ус} - коэффициент ослабления синфазных сигналов дифференциальным усилителем на ОУ (сам ОУ имеет коэффициент ослабления синфазных сигналов F_s ). В идеальном ДУ когда F_s ®¥ и абсолютно точно выполняется (3.12), величина F_{s ус} ®¥. На практике из-за ограниченности F_s реальных ОУ и неточности выполнения (3.12) наблюдается конечная величина F_{s ус.} . Для ее увеличения при заданном типе ОУ часто применяют вместо дискретных сопротивлений R1, R2, R3, Rос интегральные резистивные матрицы сопротивлений, выполненные на одной подложке по одному технологическому циклу. Значения сопротивлений резистивных матриц при действии дестабилизирующих факторов (температура, старение и др.) изменяются по одинаковому закону, при этом условие (3.12) выполняется с высокой точностью (с относительной погрешностью 10^-3 …10^-4 ). Это позволяет достигнуть в ДУ на ОУ, работающих в широком диапазоне температур окружающей среды, значения F_{s ус.} , близкие к F_s . При использовании в ДУ дискретных сопротивлений R1, R2, R3, Rос увеличение F_{s ус.} может быть достигнуто только в узком температурном диапазоне путем подстройки сопротивлений для обеспечения (3.12), (3.13) с требуемой точностью.

Дифференциальные сигналы в ДУ, как следует из (3.13), усиливаются с коэффициентом усиления

(3.14)

3.4. Влияние напряжения и токов смещения на работу усилителя на ОУ

Наличие Uсм и Jсм приводит к возникновению в усилительном каскаде на этом ОУ выходного напряжения сдвига U_{вых.сдв} при нулевом входном сигнале. Амплитудные характеристики неинвертирующего усилителя при различных U_{вых.сдв} приведены на рис.3.8.

Рис.3.8.

Видно, что наличие U_{вых.сдв} ¹0 приводит к погрешности усиления полезных сигналов, а так же к изменению динамических диапазонов входных сигналов положительной и отрицательной полярности. Величина U_{вых.сдв} определяется параметрами ОУ и схемой его включения.

Порядок оценки U_{вых.сдв} в усилителях на ОУ.

1. В анализируемом усилителе определяют эквивалентное сопротивление R _– по постоянному току между входом «–» ОУ и общей точкой («землей») и эквивалентное сопротивление R₊ по постоянному току между входом «+» ОУ и общей точкой (R₊ и R _– определяют с учетом сопротивления Rс источников сигналов по постоянному току).

2. Рассчитывают напряжения, вызываемые Jсм1, Jсм2 на инвертирующем и неинвертирующем входах усилителя

U1=J_{см 1} R _– , U2=J_см2 R₊ .

3. Рассчитывают коэффициенты усиления К₊ и К _– на постоянном токе.

4. Рассчитывают U_{вых.сдв} по формуле

U_{вых.сдв} = К₊ U_см + К _– U1 + К₊ U2 (3.15)

Например, для схемы инвертирующего усилителя (рис.3.2)

при R_c <<R1,

R _– =R1R_ос / (R1+R_ос ), R₊ =R2,

U_{вых.сдв.} »R_ос [(U_см +J_см2 R2)/R1 - J_см1 ], (3.15а)

для схемы неинвертирующего усилителя