Методические указания к выполнению лабораторной работы по дисциплине (стр. 2 из 7)
4. Максимальное входное синфазное напряжение
- это такое напряжение постоянного тока, примененное к обоим входам одновременно, при котором коэффициент ослабления синфазного входного сигнала на переменном токе уменьшается в 2 раза (на 6 дБ).5. Входное сопротивление для дифференциального сигнала или дифференциальное входное сопротивление
. Оно составляет от единиц килоом до десятков мегаом.6. Синфазное входное сопротивление
- это сопротивление между корпусом и замкнутыми друг с другом входами. Оно составляет обычно не менее десятков мегаом.7. Выходное сопротивление
ОУ обычно невелико и не превышает сотен ом. Часто вместо выходного сопротивления ОУ дается величина минимального сопротивления нагрузки 
.8. Верхняя граничная частота
, определяемая для ОУ без обратной связи на уровне 0.707К0.9. Частота единичного усиления F1 – это частота, на которой коэффициент усиления ОУ
=1.10. Скорость нарастания выходного напряжения (
) - максимальная скорость изменения выходного напряжения ОУ при воздействии на вход импульса максимального входного напряжения прямоугольной формы.11. Время нарастания
(время установления) – это время изменения нормированной переходной характеристики от уровня 0.1 до уровня 0.9.12. Входная емкость 
.
13. Разность входных токов (
) - разность значений токов, протекающих через входы дифференциального ОУ при заданном значении входного напряжения. Она тем меньше, чем симметричнее усилительные плечи первого каскада, чем выше входное сопротивление ОУ и при применении на входе полевых структур. 2.4.1. Передаточная характеристика ОУ по постоянному току
Передаточная характеристика ОУ по постоянному току – это зависимость UВЫХ от UВХ. Схема для измерения передаточной характеристики ОУ по постоянному току показана на рис.2.4.
Рис.2.4. Схема включения ОУ по постоянному току
Передаточные характеристики ОУ для инвертирующего и неинвертирующего включения приведены на рис.2.5.
Рис.2.5. Передаточные характеристики ОУ по постоянному току для инвертирующего (1) и неинвертирующего (2) включения ОУ
При отсутствии обратной связи тангенс угла наклона характеристик в диапазоне
… 
равен коэффициенту усиления К0. Максимальное напряжение 
близко к напряжению источников питания ± 
. В реальных ОУ наблюдается разбаланс, который устраняется подачей на вход ОУ внешнего напряжения смещения нуля 
.На рис.2.6 приведена эквивалентная схема компенсации разбаланса ОУ, а на рис.2.7 - передаточные характеристики ОУ с учетом напряжения смещения нуля и его компенсации.
Рис.2.6. Эквивалентная схема компенсации разбаланса ОУ
Рис.2.7. Передаточная характеристика ОУ по постоянному току с учетом смещения нуля (1,2) и его компенсации (3)
2.4.2. Амплитудно-частотная и фазово-частотная характеристики ОУ для малого сигнала
Операционные усилители, имеющие трехкаскадную структуру (рис.2.2,а) для малого сигнала обладают амплитудно-частотной характеристикой (АЧХ) с тремя полюсами.
Амплитудно-частотная и фазово-частотная характеристики ОУ, снятые в режиме малого сигнала, имеют вид, изображенный на рис.2.8 [4].
Плавные кривые линии - реальные характеристики, ломаные прямые - их аппроксимации. Наиболее распространенной является аппроксимация частотной характеристики отрезками прямых, наклон которых соответствует n·20дБ/декаду, а фазовой - участками, фазовый сдвиг на которых равен n·
, где n = 0,1,2,... (так называемые диаграммы Боде).Диаграммы Боде соответствуют внутренней структуре частотной и фазовой характеристик многокаскадного ОУ, которые складываются из характеристик отдельных каскадов
, 
. 
Рис.2.8. Малосигнальные характеристики трехкаскадного ОУ:
а) амплитудно-частотная;
б) фазово-частотная
Характеристики отдельных каскадов близки к характеристикам эквивалентной RC-цепи [3]:
, 
; 
0
, 
,где
- верхняя граничная частота i-го каскада, 
- постоянная времени эквивалентной RC-цепи i-го каскада.Таким образом, частоты излома характеристик ОУ соответствуют (примерно) граничным частотам отдельных каскадов. Погрешность аппроксимации не превышает обычно 3дБ для частотной и π/4 для фазовой характеристики, что часто достаточно для практических целей пользования ОУ. Следует иметь в виду, что если граничные частоты отдельных каскадов близки друг к другу, то реальные характеристики не показывают в явном виде изломы, соответствующие аппроксимации по Боде.
Параметры амплитудно-частотной и фазово-частотной характеристик:
- верхняя граничная частота ОУ с разомкнутой обратной связью, измеренная в режиме малого сигнала. Ее величина определяется частотной характеристикой самого инерционного каскада ОУ и, в свою очередь, определяет ход переходной характеристики ОУ; 
- частота единичного усиления – это частота, на которой модуль коэффициента усиления ОУ равен единице; 
- частота, на которой внутренний фазовый сдвиг в ОУ достигает величины p радиан (1800). При применении ОУ с внешней частотно-независимой отрицательной обратной связью именно на этой частоте возникает самовозбуждение, если на ней петлевое усиление.Отличительной особенностью двухкаскадного ОУ является то, что АЧХ обладает только двумя полюсами и имеет только две частоты излома
и 
.В целях обеспечения устойчивости ОУ вводится коррекция АЧХ. В трехкаскадном ОУ используются две RC – цепи, подключаемые к УН и УА, которые создают дополнительную задержку по фазе высокочастотного сигнала до π и тем самым обеспечивают устойчивую работу усилителя. Отличительной особенностью двухкаскадного ОУ является то, что для коррекции его АЧХ в целях обеспечения устойчивости при ООС необходима лишь одна емкость
. На рис 2.9 приведена упрощенная структурная схема двухкаскадного ОУ с учетом коррекции АЧХ.