рыс попользуются для измерения 1Н а [lip я ж они я смещения (см. § 5.16 1И 5.17).

Методика измерения такая же, 1как для измерения напряжения смещения, за Ргсключеннем тото, что значение одного из питающих папряжений изменяется ступенчато через 1 В, а величдаа другого питающего напряжения при этом поддерживается (неизменной. Изменение напряжения смещения при изменении одного из питающих напряжений на 1 В представляет собой чувствительность к изменению питающего /напряжения или, как ее иногда называют, чувствительность напряжения смещения.

Допустим, ианри.мер, что но.минальные значения питающих напряжений положительной и отрицательной полярностей составляют каждое 10 В, а напряжение смещения равно 7 мВ. Поддерживая питающее напряжение положительной полярности неизменным, снизим величину питающего напряжения отрицательной полярности до 9 В. Допустим, что при этом напряжение смещения стало равным 5 мВ. Это означает, что чувствительность iK изменению питающего напряжения отрицательной полярности составляет 2 мВ/В. При неизменном напряжении источника питания отрицательной полярности, равном 10 В, уменьшим питающее напряжение положительной полярности до 9 В. Допустим теперь, что величина напряжения смещения снизилась до 4 мВ. Это означает, что чувствительность к изменению питающего напряжения положительной полярности равна 3 мВ/В.

Данное испытание необходимо повторить в широком диапазоне изменения питающих напряжений, изменяя их величины ступенчато через 1 В, есл1[ ОУ должен работать в условиях значительных колебаний питающих напряжений.

Другой возможный вариант схемы для измерен1ия чу1вствительности ж изменению питающих напряжений приведен на -рис. 5.25.- Эту схему .можно та.кже использовать для измерения напряжения смещения. Следует использовать следующую методику:

1. Установить величину напряжения Ve, соответствующую напряжению Упых, равному О±0,1 В.

2. Измерить величину Ve и записать значение напряжения смещения в мВ, вычислив его по формуле напряжение смещения = У^/ЮОО.

3 Установить (величину напряжения Ve, соответствующую (Напряжению Увых, равному O-t-0,1 В, и увеличить напряжение Vcc а 1 В сверх номинальното значения Записать (НО(Вое значение Vdlix-

Рис Г) 25 С^хсма итерсиия ч \вствитс ииюсти к напряжсшио питания

4 Не меняя наакряження Ve, уменьшить Vcc на 1 В ниже (Номинального значения и записать но(вую величину Увых.

5 Разделить разность .между значениями Упых, полученными при измерениях ino ш 3 м 4 на разность между значениями Усе, соот1ветствуюЩ(ИМи пп 3 и 4, т е.

Усе ~ 2В

Например, если 31начение У„ых (ш. 3) равно 70 мВ, а (величина Упых (и 4) рав(на 30 мВ, то изменение напряжения Увых составляет 40 мВ При этом отношение величин Упых/Усс Соста(вляет 40 мВ/В или 20 мВ/В Обычно такое значение записывается (в технических пас-по(ртах в 1виде 20 мВ/В

Значение, полученное в результате вышолнения п 5, представляет собой изменение выходного напряжения при заданном изменении (питающего напряжения. Обычно И1СКО(мой величиной является изменение входного нанряжения, об\ слО'Вленное измененнями напряжения Vcc- Следовательно, измеренную величину необходимо иривест(и ко входу Это можно .проделать, разделив изменение нанряжения Уных иа (коэффициент ;>силения ОУ с разомкнутой ОС Наакрн.мер, если велнч(И(на Упых/Уге равна 20 мВ/В, а коэффиниент (усиления при разомкнутой обратной связи составляет 100, то чувствительность напряжения смещения или, что то же самое, чув-

сгвительность к изменениям питающего напряжения равна 0,2 imB/B.

6. Повторить -измерения анн. 3, 4 и 5 методики для источника питания отрицательной иолярности Vee, т. е. установить номинальное значение Vcc и такую величину на,н|ряжения Ve, чтобы значение Увых лежало в пределах 0.±0,1 В, а затем стуненями изменять величину Vee на 1 В от номинального значения ib сторону увеличения и уменьшения.

5.19. Ослабление синфазного сигнала

Коэффициент ослабления .синфазного сигнала ОУ можно измерить, используя схему, приведенную на рис. 5.26. Перед тем как включить ОУ н испытательную схему, необходимо измерить коэффициент усиления с разомкнутой обратной связью но .методике, опи-

Рис. 5.26 Схема для измерений коэффициента ослабления синфазного сигнала и диапазона входных синфазных напряжений

7 кГц

700,0-

Косциллограсру или

санной в § 5.2, при о'нределенных значениях частоты, входного напряжения и т. д. Таким образом будет определен коэффициент усиления ОУ при работе с но.ми-нальньш дифференциальным входным сигналом. Измеряя коэффициент подавления синфазного сигнала, следует установить те же величины питающих напряжений Vcc и Vee, что и при измерении коэффициента усиления при разомкнутой ОС. Кроме того, если ОУ обладает вывода.ми для кОМпенсации напряжения смещения, следует установить нулевые значения смещения на входе и на выходе перед тем, как оудут производиться измерения коэффнциента подавления синфазного сигнала.

1. Включить ОУ по схеме, показанной на рис. 5.26, и установить нулевое значение напряжения Угжщ- Напряжение Угмощ используется только для измерения диапазона входных синфазных напряжений, и его мож-

11-319 297

но не шодавать, если этот диапазон не представляет интереса

2. Увеличивать напряжение Увх до получения измеряемой (величины нанряжения Увых. Слсдует принять меры П1редо1сто(рожности, чтобы не нревысить максимально допустимого значения входного синфазного напряжения. Если такое значение не оговаривается, не следует превышать (номинальной величины (входного напряжения для данного ОУ.

3. С целью упрощения (вычислений (повысить входное (Напряжение до получения на .выходе напряжения величиной 1 imB. Далее необходимо (разделить эту (величинч (на (Коэффициент усиления ОУ с разомкнутой обратной связью для оцределения (величины напряжения эквивалентного дифференциального (входного (сигнала. Например, если (КОэфф(ицнент усилення ОУ с разолкмнутой ОС равен 100 (40 (дБ), а .выходное наН(рял<ение составляет 1 мВ, то напряжение эквивалентного дифференциального .входного сигнала равно 0,00001 В (10- В). Если коэффициент усиления .с разо(м.кн1утой ОС составляет 1000 (60 (дБ), а выходное напряжен'не равно 1 мВ, то величина эквивалентного дифференц!иального входного сигнала рав1на 10 В.

4. Измерить 1вхо(ДНос напряжение Увх. Раздел.ить значение Увх на напряжение эквивалентного дифференциального входного сигнала для определения коэффициента О'слаблеиия синфазного сигнала. Например, допустим, что величи(на Увх равна 0,3 В при Увых=1 мВ, а коэффициент усиления с разом1Кнутой обратной связью .составляет 100 (40 дБ). Коэффициент ослабления синфазного сигнала составит 0,001/1000,00001; 0,3/0,00001=30 00090 дБ. Коэф.фициент ослабления синфазного сигнала .можно вычислить та(кже и по-другому: 0,001/0,30,003; 0,003/100 = 0,0000390дБ.

5.20. Диапазон входных синфазных напряжений

Схему, показанную на рис. 5.26, можно использовать и (ДЛЯ измерения .диапазона входных синфазных напряжений. Во-первых, необходимо вычислить коэфф.ициент ослабления синфазного сигнала, как указано в § 5.19. Затем следует изменить напряжение Усмещ iB сторону увелнч.енпя (и уменьшения отно.сительн.о уровня О В. Нельзя превы.шать ном(инального диапазона напряжений для данн.ого ОУ.

Границами диапазона входных .синфазных напряжений являются такие значения налряжения Усмещ, которые соответствуют снижению коэффищиента подавления синфазного сигнала на 6 дБ .но сравнению со значоння-ми, вычисленными но .методике, (приведенной в § 5 19. Например, если коэффициент ослабления синфазного сигнала составляет 90 дБ, то границами дианазо.на синфазных входных напряжений буд\т такие значения напряжения Ксмет, которые соответств\ ют снижению коэффициента ослабления синфазного сигнала до 84 дБ. В обн1ем случае значения напряжений положительной и отрицательной полярностей неодинаковы Это обусловлено тем, что точная балансировка дифференциального входа ОУ осунествляется редко.

5.21. Переходная характеристика

Схема, показанная на рис. 5 27, дюжет быть использована для измерения переходной характеристики ОУ. ЗаметИМ, что в данной схеме используется включение с единичным коэффициентом уснления и, таким

Рис 5 27 Основная схема из мерення переходной харакю-ристики

О 0,5 1.0 1,5 2,0 1,5 Зрелая , мкс

Рш 5 28 Зависимость выходного напряжения от времени переходного процесса

образом, амплитуды входного и выходного напряжений будут приблизительно одинаковыми. Напряжение входного сигнала должно быть достаточно низким, чтобы предотвратить насыщение или ограничение в схеме ОУ. Кроме того, время нарастания входного сигнала (как прямоугольной, так и синусоидальной форм) должно быть меньше, чем максимальное время нарастания для И* 299

данного операционного усилителя. Ииаче (Входной сигнал .прямоугольной (ИЛИ нм:пульаной формы может !В результате интегриро1вания /превратиться ,в синусоидальный или треугольный. (Скорость нара(стания обсуждается в § 5.24).

Ем.кость конденсатора С„ ,н сопротивление резистора Ru должны быть (согласованы с соответствующими величинами для нагрузки, которая (используется при работе испытуемото ОУ. Если требуемые значения емкости и сопротивления нагрузки неизвестны, следует использовать емкость конденсатора Си, равную 100 пФ, и сопротивление резистора Ru, равное 2000 Ом.

Обычно единственным(и иереходнькми хара1ктернсти-ками ОУ, иредставляющими интерес, являются зре.чя нарастания и выброс. Обе эти характеристики измеряются путем наблюдения выходного импульса ОУ (на экране осциллографа. Типичная осциллограмма импульса на выходе ОУ показана на рис. 5.28.

Время нарастания - это (время, за которое амплитуда вы.ходиого напряжения изменяется в (Пределах от 10 до 90% установившегося значения. Для сигнала, показанного на рис. 5.28, (В(ремя нарастания составляет приблизительно 0,3 м(Кс.

Выброс - это относительная величина выброса по сравнению с установившимся значением выходнопо напряжения. Выброс обычно выражается в процентах от ам.плитуды импульса. Для сигнала, показанного на рис. 6.28, выброс приблизительно на 1 мВ превышает установившееся значение выходного напряжения, равное 20 (мВ. Для тото чтобы найти величину выброса в процентах, необходимо разделить значение иа(пряжения выброса (1 мВ) (на установившееся максимальное значение (20 мВ) и умножить полученную (величину на 100, т. е. (1/20) X 100 = 5%.

5.22. Использование переходной характеристики для определения устойчивости О У

Реакция ОУ (на (воздействие (Перепада (на1Пря-жения (прямоугольное или импульсное напряжение) дает возможность определить его устойчивость. Таким образом, устойчивость ОУ с кор.ремцией, включенного в типичную схему с ОС, можно оценить, используя простой метод, осно(ванный на измерении выходного (напря-

жан1ня при воздействии прямоугольного или пмеульс-ного входного сигнала.

Как отмечалось в гл. 1, устойчивость является одной из наиболее существенных про.блем для схем с ОУ. Требуется затратить .много времени и усилий для проведения Кропотливого анализа, часто предпринимаемого без достаточных данных о параметрах усилителя, для того чтобы сделать вывод о безусловной устойчивости. За таки.м анализом обычно следует трудоемкое экспериментальное исследование, связанное с длительными измерениями коэффициента усиления и ширины полосы. В техническом паспорте ОУ часто оговаривается (Необходимая коррекция, но только для трех или четырех схем включения с различными значения.ми коэффициента усиления. Пытаясь сэкономить время, разработчик Может использовать одну из этих схем, рассчитанных на худший случай, но это, воз.можно, приведет к применению элементов коррекции, накладывающих большие ограничения, чем требуется в действительности.

Метод, описываемый в этом параграфе, был первоначально разработан фирмой Motorola . Данный метод тюзволяет разработчику оценить результаты расчета п\-тем простого измерения, при необходимости внести изменения по результатам испытания, повторить измерение л т. д. до получения требуемых параметров.

5.22.1. ОСНОВА МЕТОДА ИЗМЕРЕНИЙ

Большинство ОУ имеет частотную характеристику без коррекции при разомкнутой ОС, которую можно аппроксимировать, как показано на рнс. 5.29, где по оси ординат отложен коэффициент усиления в децибелах, а по оси абсцисс - частота в логарифмическом .масштабе подобно случаю, описанному в гл. 1. Если в схему ОУ с разомкнутой ОС вводится коррекция для обеспечения устойчивости с обратной связью при единичном усилении, то наклон логарифмической амплитудно-частотной характеристики в точке, где она пер'есекает ось абсцисс (О дБ), не должен превыш.ать 12 дБ/октава, иначе усилитель с замкнутой ОС будет неустойчивым. (Если наклон характеристики с разомкнутой ОС равен 6 дБ/октава дл.я В'сей характеристики или его можно сделать таким, то система с за.мкнутой ОС, безусловно, устойчива и будут отсутствовать выб-

рос шбреход'ной характеристики, подъем частотной характеристики и т. п. ИЛ1И эти явления будут проявляться слабо )

Для ОУ с коррекцией, наклон частотной характеристики которых с разомкнутой ОС больше, чем 6 дБ/октава, имеется запас устойчивости при замкнутой ОС, но возможны (Вьгброс переходной характеристики при воздействии на вход перепада напряжения, а также подъем частотной характеристики Наиболее часто при-

-бдБ/онгаёа

Id дБ/октаЗа srZfdB/uK-aSa

Частота, логарисрми-есний масштаб

-6 дБ/октава

1Z дВ/октава

Рис 5 29 Теоретическая час тотная характеристика операционного ОУ с разомкнутой ОС

Рис 5 30 Частотная характеристика ОУ с коррекцией при ра-зомкнчтой ОС (двухполюсная передаточная функция)

меиение находит усилитель с коррекцией при разомкнутой ОС, который МОЖНО использовать в схемах с замкнутой ОС при коэффициенте усиления, большем или равном 1, т. е с так называемой двухполюсной коррекцией График частотной характеристики усилителя с такой коррекцией прашеден на рис. 5.30. Метод испытаний, обсуждаемый в этом параграфе, основан на предположении, что ОУ при наличии коррекции с разомкнутой обратной связью обладает частотной характеристикой, подобной приведенной на рис. 5.30. Такая характеристика пересекает ось абсцисс (О дБ) на участке с наклоном 12 дБ/октава. Предполагается, что для данного ОУ возможно определение устойчивости в пределах заданной ширины полосы при использовании этого усилителя в схеме с обратной связью. По.мимо определения ширины полосы, рассматриваемый .метод испытаний дает возможность найти .близкое к /истинному значение подъема частотной характеристики.

6.22.2. УСЛОВИЯ ИЗМЕРЕНИЙ

Для определения у1СТойч'И1ВОСТи схемы с двухполюсной характеристикой лр.и помощи переходной характеристики необходимо (ВКЛЮЧИТЬ ОУ © испытательную схему, которая должна быть по возможности близка ,к действительным условиям работы. Типичная схема измерений показана на рнс. 5.31. Частотная харак-

/?2 ГООн

Цепь коррекции

Рис 5 31 Основная схема для измерения устойчивости по переходной характеристике. Параметры элементов корректирующей цепочки взяты из технического паспорта

теристнка ОУ в этой -схе.ме полностью (скорректирована при помощи цепи (коррекции со значениями параметров элементов, заимствованными из тех1Нического паспорта (или любыми другим(и значениями, подлежащими -испытанию), а цепь обратной (СВЯЗи рассчитана на коэффициент усиления, равный 10. Входной (Силнал поступает с генератора прямоугольного или импульсного напряжения. К вы.ходу по(Дключен ооцилЛОтра.ф.

Входной -им1пульс можно моделировать при помощи генератора Прям'оугольного напряжения с временем нарастания и спада порядка 100 не или с другими значениями времени нарастан1И1Я и спада, превышающими воэ.мож(ности ОУ по скорости иарастания. Таким образо.м, выходное напряжение не будет прямоугольным, но приобретет несколько сглаженную форму, подобную пОКазанной на рис. 5.32. Следует отметить, что выходной сигнал, наказанный на рис. 5.32, представляет собой реакцию (на одиночный входной импульс:

IglO -

Z =--

+ 1,8615 Частота подъема равна 6,28/(/3-/1) VT\

Рис. 5 32. Импульсная характеристика

Другим вариантом .источника сигнала может быть и.млульсный генератор, выдающий (И.мшульсы длительностью порядка 100 iMKc. Ка,ки1м бы и был источник импульсов, генератор необходимо нагрузить на согла-со,ванное сопротивление (обычно 50 О.м). Кроме того, ниж1няя граничная частота генератора долж.на быть менее 5 кГц.

Во .время .измерений следует установить такие частоту и длительность импульсов на выходе генератора, чтобы пере.ходные процессы в ОУ успевали за.кончить-ся до прихода очередного импульса и усилитель переходил в установившийся режим. Кроме того, как и в случае измерения переходной характеристики, описанного в § 5.21, амплитуда входного напряжения должна быть достаточно мала, чтобы предотвратить возможность насыщения ОУ.

Основой тошого измерения при использова.нии да.н-ного .метода является наблюдение выходного сигнала на экране осциллографа. Для получения максимальной точности необходимо настроить осциллограф таким образом, чтобы выходной .сигнал зани.мал возможно большую площадь на экране. По масштабной сетке осциллографа следует установить начальный участок выходного сигнала на нулевую отметку, а конечный - на единичную, .как показано на рис. 5.32. Горизонтальную ось нужно отрегулировать так, чтобы были видны три ма.Мси1м.ума.

З.начения, полученные !путем .осциллопрафирования, подставляются в уравнения, приведенные под рис. 5.32, и определяются величина максимума колебательного 304