Пиши Дома Нужные Работы

Обратная связь

РЕАЛЬНИЙ ОПЕРАЦІЙНИЙ ПІДСИЛЮВАЧ

Модель ідеального ОП необхідна нам для визначення номінальної (ідеальної) функції перетворення ВП. За допомогою еквівалентної схеми реального ОП та її параметрів, наведених у паспортних даних на конкретний тип підсилювача, можна розрахувати статичні, динамічні, випадкові похибки перетворення сигналу, тобто визначити відхилення реальної функції перетворення від ідеальної. Зауважимо, що різниця між основними параметрами реального ОП і параметрами ідеального ОП згідно з їх моделями полягає в такому:

- значення коефіцієнта підсилення ( ) по напрузі для реального ОП не є нескінченним (у ідеального ОП );

- смуга пропускання для реального ОП не є нескінченною
(в ідеального ОП смуга робочих частот на рівні 3 Дб Δf3дБ=∞);

- вхідний опір реального ОП не є нескінченним (в ідеального ОП );

- вхідний струм реального ОП не дорівнює нулю
(в ідеального ОП );

- напруга між входами реального ОП (в ідеального ОП напруга між входами дорівнює нулю);

- вихідний опір (в ідеального ОП = 0).

Еквівалентна схема реального операційного

Підсилювача

На рис.2.1 зображено еквівалентну електричну схему, яка відповідає характеристикам реального ОП. Як бачимо, на відміну від еквівалентної електричної схеми ідеального ОП (рис.1.1), тут є додаткові елементи. Опис цих елементів подано в розділі 2.2.2.

Параметри реального операційного підсилювача

Характеристики реального ОП можна поділити на дві основні групи:

- граничнодопустимі параметри;

- електричні характеристики.

Характеристики першої групи описують такі значення меж експлуатаційних параметрів, при яких ОП зберігає здатність нормально функціонувати.



 

 

Рис. 2.1

Граничнодопустимі параметри

1. Максимально дозволена напруга живлення – це така напруга, за якої ОП не виходить з ладу.

ü Типове значення: + 15 В, - 15 В (деякі типи ОП мають більш ширший діапазон, наприклад + 150 В , – 150 В).

2. Максимальна потужність розсіювання – це така електрична потужність, яку може розсіювати ОП протягом великого проміжку часу в експлуатаційному температурному діапазоні для цього типу ОП. Параметр залежить від типу корпусу ОП.

ü Найбільшу потужність розсіює керамічний корпус, найменшу – пластмасовий корпус (приблизно 0,5 Вт). Металевий корпус займає проміжне місце (частки міліватів – декілька ватів).

3. Діапазон експлуатаційних температур (рабочий діапазон температур) – це такий температурний діапазон, у якому ОП зберігає здатність нормально функціонувати згідно зі своїми електричними характеристиками.

Розрізняють три основні діапазони:

military (військовий) від мінус55 до плюс 125 оС ;

industry (промисловий) – від мінус25 до плюс 85 оС;

commercial (загального застосування) від 0 до плюс 70оС.

4. Максимальна диференціальна напруга (вхідна) – це така максимально можлива різниця потенціалів, яка може бути прикладеною до диференціальних входів ОП і яка не призведе до його виходу з ладу. Вона не повинна бути більша ніж напруга між різнополярними входами живлення ОП.

Типове значення : + 30 В, – 30 В.

5. Максимальна синфазна напруга (вхідна) – це максимально можлива різниця потенціалів між входами ОП і корпусом, яка не призведе до виходу ОП з ладу. Вона не повинна бути більша за напругу живлення (+ Е жв , – Ежв ).

Типове значення: +15 В, – 15 В.

6. Максимальний час дії захисту по виходу в режимі короткого замикання – це час, який може витримати мікросхема ОП, не вийшовши з ладу в ситуації, коли вихід ОП буде безпосередньо з’єднаний з корпусом (загальною шиною) чи одним з контактів живлення.

7. Максимальна температура перегріву виводів ОП – це температура виводів ОП, утримувана протягом 1,0 хв., яка не призведе до зміни його параметрів.

Електричні характеристики

Електричні характеристики реального ОП дозволяють розраховувати похибки перетворення сигналів у схемах на ОП, що необхідно для оптимізації принципової схеми ВП.

Електричні характеристики поділяються на:

- вхідні;

- вихідні;

- динамічні.

Вхідні характеристики

1. Напруга зміщення нуля

Визначається при розірваному колі зворотного зв’язку. Це напруга, яку треба подати на вхід ОП, щоб мати 0 В на виході з ОП . Цей параметр відповідає ситуації, коли обидва опори, підключені до входів ОП, мають рівні значення (рис. 2.2).

Рис. 2.2

Сучасні прецизійні ОП мають менше ніж соті частки мілівольтів, а в ОП загального призначення декілька десятків мілівольтів.

Стосовно вхідної диференціальної напруги можна записати:

, (2.1)

де – керуюча (корисна) різниця потенціалів (недоступна для контролю),

– еквівалентна “паразитна” сумарна напруга зміщення, яку можна поділити на п’ять складових:

, (2.2)

де – напруга зміщення пов’язана з незкомпенсованим початковим зміщенням та температурним дрейфом зміщення (обчислюється за формулою 2.2 а).

– напруга зміщення пов’язана з падінням напруги на вхідних резисторах та колах зворотного зв’язку через вхідні струми;

– напруга зміщення пов’язана з коефіцієнтом послаблення синфазного сигналу;

– складова, пов’язана зі зміною напруг живлення ОП;

– складова, пов’язана з наявністю електричних шумів.

Температурний дрейф зміщення (до ), В/оС .

, (2.2 а)

де – зміна напруги зміщення під впливом температури,

– зміна температури.

2. Температурний коефіцієнт напруги зміщення (температурний дрейф) В/ оС)

. (2.3)

де , – кінцева і початкова температура ОП, оС,

– зміна температури,

, напруга зміщення для температур , відповідно, В.

Це відношення зміни напруги зміщення до зміни температури зовнішнього середовища, яка призвела до цієї зміни, коли напруга на виході лишається незмінною. Коефіцієнт є середнім значенням, дійсним для всього робочого діапазону ОП. У сучасних прецизійних ОП цей коефіцієнт не перевищує кількох відсотків мікровольт на градус, в ОП загального призначення – десятків мікровольт на градус.

3. Середній вхідний струм зміщення Iзм

, (2.4)

де середні вхідні струми зміщення для неінвертуючого та інвертуючого входів ОП відповідно.

Це середнє арифметичне значення вхідних струмів ОП, які вимірюються при такій вхідній диференційній напрузі, яка призводить до нульового значення вихідної напруги ( = 0 В). Завдяки цим вхідним струмам ОП працює в лінійному режимі. Ці струми не залежать від опорів R1, R2.

ОП мають такі Iзм:

- ОП загального призначення – сотні наноамперів;

- прецизійні ОП – десятки наноамперів;

- ОП з уніполярними транзисторами на вході – від часток наноамперів до 10-15 А.

4. Температурний дрейф вхідного струму , μA/oC

,(2.5)

де – зміна температури,

, – кінцева і початкова температура ОП , оС ,

вхідні струми при цих температурах відповідно, μA.

Це відношення значення зміни вхідного струму ОП до зміни температури зовнішнього середовища, яка призвела до цієї зміни вхідного струму. Цей параметр є середнім для всього робочого діапазону температур.

ü Вхідні струми ОП з польовими транзисторами на вході подвоюються на кожні 10оС і мають позитивний температурний коефіцієнт (струми паразитного витоку).

ü Вхідні струми ОП з біполярними транзисторами на вході зменшуються з підвищенням температури.

5. Різниця вхідних струмів зміщення

,

де середні вхідні струми зміщення для неінвертуючого і інвертуючого входів ОП відповідно.






ТОП 5 статей:
Экономическая сущность инвестиций - Экономическая сущность инвестиций – долгосрочные вложения экономических ресурсов сроком более 1 года для получения прибыли путем...
Тема: Федеральный закон от 26.07.2006 N 135-ФЗ - На основании изучения ФЗ № 135, дайте максимально короткое определение следующих понятий с указанием статей и пунктов закона...
Сущность, функции и виды управления в телекоммуникациях - Цели достигаются с помощью различных принципов, функций и методов социально-экономического менеджмента...
Схема построения базисных индексов - Индекс (лат. INDEX – указатель, показатель) - относительная величина, показывающая, во сколько раз уровень изучаемого явления...
Тема 11. Международное космическое право - Правовой режим космического пространства и небесных тел. Принципы деятельности государств по исследованию...



©2015- 2020 pdnr.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.