Cтраница 4
В этой схеме благодаря потенциальному заземлению напряжение на базе равно напряжению на коллекторе, однако базовый ток ошибку не создает. Такая схема обеспечивает точную логарифмическую зависимость выходного напряжения от входного тока в пределах семи или более декад ( приблизительно от 1 нА до 10 мА) при условии, что транзисторы имеют небольшие токи утечки, а ОУ - малый входной ток смещения. Операционный усилитель типа 741, в котором ток смещения равен 80 нА, для этой схемы не подходит; для получения линейной характеристики в пределах семи декад обычно используют ОУ с полевыми транзисторами на входах. Кроме того, для получения хорошей характеристики при малых входных токах входной ОУ следует точно настроить на нуль сдвига. [46]
Видлар перешел из фирмы Fairchild в фирму National, где занялся разработкой ОУ типа LM301, который представлял собой улучшенный вариант ОУ с защитой против короткого замыкания и защелкивания и имел увеличенный диапазон входного напряжения, ограниченный значением 30 В. Операционный усилитель типа 301 можно было скорректировать с помощью единственного конденсатора, но, в связи с тем что лишь один вывод был свободен, для регулировки нуля сдвига по-прежнему нужно было иметь три внешних компонента. [47]
Несколько слов о частотном диапазоне устройства. Полоса его пропускания во многом определяется типом используемого операционного усилителя. Лучшие результаты получаются при использовании операционного усилителя типа Е530 и отсутствии указанного конденсатора. [48]
При малых рабочих токах шумовое входное напряжение увеличивается, а шумовой входной ток уменьшается ( см. гл. В технических данных на ОУ типа 4250 указано, что минимальное питающее напряжение для этого усилителя должно составлять 1 В, однако в реальных схемах возможны отклонения от заданного минимума, особенно если усилитель должен обеспечивать большой размах выходного сигнала или обладать способностью к возбуждению последующего каскада. Он обладает лучшими выходными характеристиками при малых токах. Операционный усилитель типа 346 - это хороший программируемый ОУ, объединяющий в одном кристалле четыре усилителя. Три секции этого ОУ программируются с помощью одного входа, а четвертая - с помощью другого. Выпускают также программируемые ОУ с полевыми транзисторами ( см. гл. ОУ имеют обычные выходные каскады на транзисторах, и они обладают такой же способностью к возбуждению последующих каскадов, как и другие операционные усилители. Недостаток этих усилителей состоит в относительно большом минимальном значении питающего напряжения; этот дефект устранен в программируемых ОУ типа ICL7612 и МС14573, использующих КМОП-транзисторы. В частности, для семейства ОУ типа 7612 минимальное питающее напряжение составляет всего 1 В, а выходные каскады этих усилителей на КМОП-транзисторах обеспечивают размах выходного напряжения, ограниченный только напряжениями двух источников питания. Операционные усилители типа 7612 выпускают в корпусах всевозможных типов. При использовании этих операционных усилителей с малыми питающими напряжениями возникают различные проблемы, связанные, например, с увеличением входного напряжения сдвига, уровня шума и с уменьшением допустимых выходных токов. [49]
Для того чтобы операционный усилитель работал правильно, напряжение на его входах должно находиться в пределах определенного диапазона значений, который обычно не превышает полного диапазона напряжения питания. Если напряжение на входах выходит за пределы этого диапазона, то коэффициент усиления ОУ может резко измениться и даже поменять знак. Для операционного усилителя типа 741, использующего источники 15 В, входной диапазон синфазного сигнала определяется значениями 12 В. Кроме того, определяются максимально допустимые входные напряжения, при превышении которых происходит разрушение схемы. Для операционных усилителей типа 741 максимально допустимое напряжение равно меньшему из двух: 15 В или напряжению питания. [50]
Для того чтобы операционный усилитель работал правильно, напряжение на его входах должно находиться в пределах определенного диапазона значений, который обычно не превышает полного диапазона напряжения питания. Если напряжение на входах выходит за пределы этого диапазона, то коэффициент усиления ОУ может резко измениться и даже поменять знак. Для операционного усилителя типа 411, использующего источники 15 В, входной диапазон синфазного сигнала определяется как минимум значениями 11 В. Однако фирма-изготовитель утверждает, что схема типа 411 будет работать и в том, случае, когда входной диапазон синфазного сигнала будет ограничен сверху положительным питающим напряжением, при этом, правда, существенно ухудшатся характеристики. Если напряжение на одном из входов ограничить отрицательным питающим напряжением, то последствия такой работы ОУ могут быть сокрушительными; возможен поворот фазы и насыщение на выходе по положительному питающему напряжению. [51]
Для точных систем не меньшее значение, чем сам сдвиг, имеет дрейф входного напряжения сдвига под влиянием температуры и времени, так как начальный сдвиг можно сделать равным нулю. Для операционного усилителя типа 411 типичным является напряжение сдвига, равное 0 8 мВ ( максимальное значение 2 мВ) и коэффициент, определяющий дрейф сдвига под влиянием температуры, равный 7 мкВ / С. Коэффициент, определяющий дрейф сдвига под влиянием времени, изготовители обычно не оговаривают. Для прецизионного операционного усилителя типа ОР-77 с помощью лазерных методов подгонки напряжение сдвига устанавливают не превышающим 10 мкВ, температурный коэффициент напряжения сдвига ( ТКНСДВ) для этой схемы равен 0 2 мкВ / С, а временной дрейф определяется коэффициентом 0 2 мкВ / мес. [52]
Для того чтобы операционный усилитель работал правильно, напряжение на его входах должно находиться в пределах определенного диапазона значений, который обычно не превышает полного диапазона напряжения питания. Если напряжение на входах выходит за пределы этого диапазона, то коэффициент усиления ОУ может резко измениться и даже поменять знак. Для операционного усилителя типа 741, использующего источники 15 В, входной диапазон синфазного сигнала определяется значениями 12 В. Кроме того, определяются максимально допустимые входные напряжения, при превышении которых происходит разрушение схемы. Для операционных усилителей типа 741 максимально допустимое напряжение равно меньшему из двух: 15 В или напряжению питания. [53]
Быстродействующие усилители менее устойчивы по сравнению с универсальными ОУ, поэтому для предотвращения генерации в схеме необходимо уменьшить паразитную емкость между выходом ОУ и его инвертирующим входом. Для уменьшения указанной емкости применяют специальные внешние цепи коррекции ( рис. 5.16, б, в), состав которых зависит от задачи, которую решает ОУ. Транзисторы микросхемы, выполненные в специальных карманах, изолированных слоем окиси кремния, имеют более высокочастотные свойства по сравнению с транзисторами, изолированными р-п-переходом. На рис. 5.17 приведена микросхема 154УД2, состоящая из дифференциального входного усилительного каскада, второго каскада на транзисторах, включенных по схеме Дарлингтона, и мощного ьыходного каскада. Повышение быстродействия ОУ до 75 В / мкс достигается в основном введением ВЧ канала со входя ОУ на базы транзисторов выходного каскада. Для исключения возбуждения на выходе в схему ОУ введены глубокая ООС и схема внутренней частотной коррекции, охватывающая второй каскад. Операционный усилитель типа 154УД2 имеет защиту от перегрузок по входу и выходу. [54]
Быстродействующие усилители менее устойчивы по сравнению с универсальными ОУ, поэтому для предотвращения генерации в схеме необходимо уменьшить паразитную емкость между выходом ОУ и его инвертирующим входом. Для уменьшения указанной емкости применяют специальные внешние цепи коррекции ( рис. 5.16, б, в), состав которых зависит от задачи, которую решает ОУ. Транзисторы микросхемы, выполненные в специальных карманах, изолированных слоем окиси кремния, имеют более высокочастотные свойства по сравнению с транзисторами, изолированными p - n - переходом. На рис. 5.17 приведена микросхема 154УД2, состоящая из дифференциального входного усилительного каскада, второго каскада на транзисторах, включенных по схеме Дарлингтона, и мощного выходного каскада. Повышение быстродействия ОУ до 75 В / мкс достигается в основном введением ВЧ канала со входа ОУ на базы транзисторов выходного каскада. Для исключения возбуждения на выходе в схему ОУ введены глубокая ООС и схема внутренней частотной коррекции, охватывающая второй каскад. Операционный усилитель типа 154УД2 имеет защиту от перегрузок по входу и выходу. [55]