|
| |
  |
Теория строительства Книги и журналы Возможный метод регулировки неинвертирующего повторителя при большом Ucm показйН на рис. 2.10, а. Между выходом ОУ и цепью питания включены стабилитроны, ток через которые задается с Помощью транзисторных генераторов тока. Благодаря тому, что ток генераторов постоянный, падение напряжения на стабилитронах также постоянно, а изменения Напряжения на выходе ОУ и неинвертирующем входе равны и не зависят от входного сигнала. Нестабильность коэффициента передачи такого повторителя не превышает 0,2% при частоте входного сигнала меньше 1 кГц. Благодаря своей простоте регулировка U см постоянным входным напряжением применяется и в ДУ, Однако шунтирование цепью регулировки Сказывается На коэффициенте ослабления синфазного сигнала Кех.с- Небольшое рассогласование делителей, соединенных со входами усилителя, приводит к значительному ухудшению Кв.с.е. Чтобы обеспечить значение Ко.с.е, близкое к значению, которое Имеет ОУ, для регулировки Uc» используется дополнительный ОУ (/45, рис. 2.10, б). Очень низкое выходное сопротивление повторителя Л2 исключает влияние схемы регулировки на Косе Широкополосные ОУ (К154УДЗ, К1В4УД4, К574УД2 и Др.) имеют большие значения напряжения смещения нуля и его Температурного дрейфа, что является следствием компромисса между их точностью и быстродействием; Взаимосвязь между точностными и динамическими характеристиками ОУ приводит к тому, что у прецизионных ОУ (К140УД14, К140УД17, К153УД5 И др.) сравнительно плохие динамические характеристики. Объясняется это тем, что известные схемотехнические и технологические способы улучшения Точностных характеристик ОУ, как правило, приводят к уменьшению либо частоты единичного усиления ОУ, либо скорости нарастания его выходного напряжения, либо каждого из этих параметров одновременно. Подключив ко входу широкополосного ОУ прецизионный предусилитель (например, К140УД13), как показано на рис. 2.11, можно существенно улучшить точностные характеристики широкополосного ОУ. В приведенной схеме результирующий усилитель обладает динамическими параметрами широкополосного ОУ А2, а его напряжение смещения нуля и его дрейф такие же, как у прецизионного предусилителя А1. В схеме инвертирующего усилителя прецизионный предусилитель включен по схеме интегратора (см, гл. 4), управляющего напряжением неинвертирующего Входа широкополосного ОУ, На вход интегратора воздействует напряжение смещения Нуля широкополосного усилителя А2, а на его Рис. 2.11. Схема с уменьшенным напряжением смещения нуля инвертирующего ycилнteля йилючеиием ин-ferpatopa на входе  выходе появляется напряжение, Стремящееся скомпенсировать действие этого напряжения смещения. Благодаря этому на входе широкополосного ОУ действующее значение напряжения смещения f/смд. будет определяться точностныМи характеристиками прецизионного предусилителя Al в соответствии с выражением t/eM.a = =i?/cMi + cMi, где Ucm[ а /см1 - напряжение смещения нуля и входной "ГОК прецизионного предусилителя соответственно. Температурный Дрейф действующего напряжения смещения нуля можно рассчитать следующим образом: AUcM.a/AT={AlJciii-i-4-A/cMi)/AT. В этой схеме йЫсокоцас1-отный входной сигнал огибает предусилитель А1 и попадает непосредственно на широкополосный ОУ. Благодаря этому предусилитель А1 не ухудшает динамические характеристики показанной схемы инвертирующего усилителя. Требования к коэффициентам усиления широкополосного ОУ и предусилителя, а также вид АЧХ каждого ОУ определяются исходя из требований устойчивости схемы инвертирующего усилителя к сямойозбуждению. Эти требования зависят от диапазона из-менения глубины обратной связи инвертирующего усилителя. При низкой частоте обобщенное . значение коэффициента усиления Kbo = Ku20+Ktj[), № Khi и /Ct/2 - коэффициенты усиления предусилителя и широкополосного усилителя i соответственно. Таким образом, результирующая АЧХ будет однополюсной, если частота полюса /н.ш широкополосного усилителя будет соответствовать равенству fiiMfn.nKuo [9]-- в этом случае спад результирующей АЧХ будет происходить со скоростью 20 дВ на декаду и, следовательно, инвертирующий усилитель будет устойчив при любой глубине отрицательной ОС. Поскольку прецизионный предусилитель включен по схеме интегратора, то должно быть выполнено еще одно дополнительное требование, а именно частота единичного усиления интегратора должна быть равна частоте первого полюса широкополосного усилителя. Если АЧХ предусилителя формируется /?СЦепью ОС, то должно выполняться равенство Kiiu{i/fQ =2л/т..ш. где т.ш - частота единичного усиления широкополосного ОУ. Если необходимо дифференциальное включение широкополосного ОУ или неинвертирующее включение, то можно воспользоваться другой схемой (рис. 2.12), которая требует большего числа пассивных элементов. Принцип компенсации напряжения смещения нуля Рис. 2.12. Схема с уменьшенным напряжением емещенИя нуля дифференциального усилителя включением интегратора в цепь регулиройки г Тс   и его температурного дрейфа и в этой схеме аналогичен описанному выше. Однако в отличие от предыдущей схемы, в показанной входы прецизионного предусилителя подключены к обоим входам широкополосного ОУ. Выход же прецизионного предусилителя соединен со специальными выводами регулировки напряжения смещения нуля, которые предусмотрены у всех быстродействующих ОУ. Любые изменения напряжения смещения нуля (Усм2 в широкополосном ОУ приводят к возникновению соответствующего сигнала коррекции на выходе предусилителя. Благодаря этому компенсируются напряжение смещения нуля и его температурный дрейф, свойственные широкополосному ОУ, которые определяются аналогичными при-веденньш выше выражениями. Для согласования уровней напряжения на выходе предусилителя и в цепи балансировки напряжения смещения нуля широкополосно го ОУ в схему на рис. 2.12 введены резисторы R1, R2,m дополни тельный источник напряжения Ua. Необходимость в такой цепи объясняется тем, что рабочая точка цепи регулировки напряжения смещения нуля в широкополосных ОУ находится вблизи источников положительного или отрицатетьного напряжения его питания, а для предусилителя рабочая точка его выходного напряжения находится вблизи нуля. Чтобы согласовать эти рабочие точки, необходима дополнительная цепь сдвига уровня. Эта цепь вместо резисторов может содержать стабилитроны. Как и схема на рис. 2.11, последняя схема обеспечивает увеличение коэффициента усиления и повышение коэффициента ослабления синфазного сигнала. Однако поскольку выход предусилителя подключается обычно после первого каскада усиления в широкополосном ОУ, то суммарное усиление на низкой частоте определяется как произведение Kui на усиление каскадов предусилителя, расположенных между цепью регулировки его напряжения смещения нуля и выходом. Влияние Ucm в широкополосном ОУ можно практически исключить с помощью дополнительной цепи низкочастотной отрицательной ОС. Например, в широкополосном усилителе К171УВ2 из-за сравнительно большого Ucm возникает существенный сдвиг выходного напряжения. Действие Ucm можно устранить, включив в цепь ОС видеоусилителя интегратор на ОУ с малым напряжением t/<.m (рис. 2.13). В показанной схеме к выходу К171УВ2 подключена цепь, сдвигающая постоянное выходное напряжение примерно до нуля. Сигнал поступает на вход интегратора К140УД14 черс.ч регулируемый делитель R1R2. Потенциометром производится изменение коэффициента передачи цепи ОС таким образом, чтобы сигнал на входе интеграторов был пропорционален входному напряжению видеоусилителя. Благодаря действию цепи ОС напряжение Ucm на выходе К171УВ2 стремится к собственному напряжению смещения нуля ОУ К140УД14 [11]. Применение структуры модулятор-демодулятор является радикальным методом уменьшения Ucm до десятков микровольт, а 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 |