Главная Операционные усилители



Диапазон управления

положением, при котором не возникает плиппированая сигнала


Рис. 18.4. Рабочий диапазон усилителя с индикатором. Условия: вертикальный размер индикатора 10 см, чувствительность по вертикали 0,2 В/см, изображению максимального размера соответствует: 0,2X5-1,0 В.

этим предусмотрен потенциометр /?з) и в то же время они должны устанавливаться с помощью потенциометра R\ настолько близко к нулю, насколько это возможно.

На рис. 18.3,5 показано использование буферного усилителя между цепями смещения и управляемым ими операционным усилителем. Эта схема довольно популярна, хотя я и не вижу в ней особых преимуществ перед другими типами схем.

Несколько раз я упомянул о том, что эти схемы не только подавляют нежелаемое смещение, но также создают желаемое смещение. Но зачем же может понадобиться смещение?

Одной из причин может быть необходимость управления положением изображения на осциллографе или ленточном самописце. При этом надо иметь в виду два момента.

Первое - это то, что в системе может оказаться слишком много органов управления положением. Если это так, то пользователь (оператор) системы может потерять сигнал и не знать, как восстановить его. Некоторые конструкторы делают только один орган регулировки положения, управляемый с помощью отвертки, и только один орган управления, имеющий ручку.

Другая проблема состоит в том, что вы должны установить полный диапазон регулировки положения таким, чтобы сигнал мог быть установлен вблизи края крана осциллографа или самописца без клиппироватя (без отсечения какой-либо его ча-



Рис. 18.5. Диодная защита от обратного включе- иия источника питания.

сти). Такая ситуация показана на рис. 18.4. Таким образом, мы должны потребовать, чтобы система управления положением обеспечивала диапазон ±3 В без клиппирования.

Другая область использования выходного смещения связана с некоторыми применениями в биологии и химии, где датчик или входные электроды формируют свое собственное смещение. Например, когда металлические электроды подключены к биологической ткани, они образуют крохотную батарею и создают потенциал, составляющий значимые доли вольта. В связи с этим физиологические усилители часто предусматривают регулировку смещения в пределах ±1 В, которая позволяет пользователю свести к нулю эффекты внешнего потенциала смещения.

Большинство устройств на ИС не выдерживают изменения полярности питающих напряжений. Разрушение наступает неизбежно, так же, как ночь наступает после дня. На рис. 18.5 показан метод, с помощью которого можно предотвратить возникновение такой проблемы. Включите одноамперный выпрямительный диод типа 1№4000-1№4007 последовательно в каждый проводник к источнику питания. Если случайно будет включено напряжение неправильной полярности, эти диоды предотвратят повреждение. На практике эти диоды очень полезны во время экспериментальных работ и макетирования схем. По всей вероятности, голова у вас будет занята мыслями об электронных проблемах схемы, так что вы легко можете включить источник питания в обратной полярности. Принцип Кара гласит: «После 30 минут работы все зажимы «крокодил» становятся похожими друг на друга».

Такие же проблемы возникают в оборудовании, питаемом от батарей, где имеется возможность обратной их установки. Избегайте таких батарей, которые имеют двунаправленные держатели. Используйте такие батареи, которые благодаря своей конструкции оставляют мало шансов на неправильную установку. Кроме того, если на входе ИС используются конденсаторы большой емкости (порядка нескольких микрофарад), используйте схему защиты рис. 18.5. Если при выключении питания напряжения Vcc и Vee убывают с разными скоростями, то заряд на таких конденсаторах может изменить смещение диодов подложки ИС на противоположное, в результате чего устройство оказывается «непостижимым образом» сожженным. Фак-



тически рассмотренный способ защиты стоит применить тогда, когда ИС, подключенная к конденсатору, время от времени оказывается сожженной без какой-либо видимой причины.

Самовозбуждение

Устройства на ИС с высокочастотной характеристикой могут самовозбуждаться при определенных обстоятельствах:

1. Синфазная (360°) обратная связь по сигналу.

2. Коэффициент усиления цепи обратной связи больше единицы.

Эти критерии могут выполняться потому, что фазовые сдвиги в схеме могут складываться и в сумме доходить до 360° (из которых 180° могут быть обусловлены схемой ИС) на частоте Ft, меньшей произведения усиления на полосу пропускания [Ft - частота, на которой усиление равно единице). Для некоторых устройств, таких, как компараторы, простейшее, но, к сожалению, не всегда полностью успешное решение состоит в подключении конденсатора емкостью от 100 до 1000 пФ между выходом и землей. Старайтесь сделать этот конденсатор как можно меньшей емкости, так как многие устройства не выдерживают больших емкостных нагрузок.

Правила подавления самовозбуждения в любом конкретном устройстве на ИС могут зависеть от основных, свойств устройства. Подробности вы можете отыскать в литературе, выпускаемой фирмой-изготовителем.

В операционных усилителях эти подробности являются достаточно общими и заслуживают поэтому отдельного обсуждения. На рис. 18.6 показаны два общих метода уменьшения усиления в диапазоне частот, где возможно самовозбуждение.

На рис. 18.6, а мы используем выводы частотной компенсации, имеющиеся во многих операционных усилителях на ИС. Между этими выводами включается конденсатор малой емкости, значение которой лежит в пределах от 10 до 1000 пФ, причем наиболее распространенными являются значения от 50 до 100 пФ.

Другой простой метод показан на рис. 18.6,6. Здесь мы подключаем конденсатор малой емкости (от 10 до 1000 пФ) параллельно резистору обратной связи. По существу мы получаем при этом фильтр верхних частот, поэтому глубина обратной связи для высоких частот будет больше, чем для низких. Коэффициент усиления каскада будет зависеть от импеданса параллельно соединенных С\ и Ro.c.

Л„ = . (18.5)

Итак, учитывая обычные свойства емкостной реактивности, из выражения (18.5) можно видеть, как усиление линейно уменьшается с увеличением частоты.



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 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126


0.0111