Методы частотной коррекции интегральных

Усилителей

Простейшая запаздывающая коррекция.

Рисунок 2.25

R– сопротивление ИМС между точками подключения конденсатора С.

Эквивалентный четырёхполюсник – корректирующий. Она содержит один полюс, .

Рисунок 2.26

Из построения (рис.2.26) видно, что задавая низкой можно получить значительно больший участок единичной крутизны (АВ). Это позволит реализовать меньшей величины, т.е. без нарушения устойчивости ввести ОС большой глубины.

Так, как для ИМС запас устойчивости , т.е. точку B’ второго излома берут на уровне . Это упрощает анализ, позволяя записать:

Из этого соотношения, можно найти , а затем рассчитать

Недостатки метода:

1. ЕмкостьСзначительна.

2. Cильное понижение частоты первого полюса.

Запаздывающая коррекция с шунтированием

Последовательной RC-цепью.

Эквивалентный корректирующий четырёхполюсник имеет полюс и нуль:

Асимптотическая ЛАЧХ четырёхполюсника имеет вид OB’C’E’. Cуть коррекции: и тем компенсируют конец участка единичной крутизны BDоказывается на , а не на , как в простейшей коррекции. Поэтому большая протяжённость BD’ получается при более высокой => более широкополосной ЛАЧХ.

Рисунок 2.27 Запаздывающая коррекция с шунтированием

Последовательной RC-цепью

Решим уравнение ( 6.1 ) и учитываем :

Таким образом, переход от простейшей коррекции к методу шунтирования RC-цепью, уменьшает ёмкостьСв 11 раз и увеличивает в 9 раз.

Простейшая коррекция с фазовым опережением

Между входом и выходом самого низкочастотного неинвертирующего каскада включается корректирующий конденсаторС, который на ВЧ образует путь пассивной передачи сигнала в обход каскада.

Рисунок 2.28 Простейшая коррекция с фазовым опережением

Название “с опережением” обусловлено тем, что при передаче по обходному пути фазовый сдвиг положителен. Это уменьшает общий фазовый сдвиг на петле обратной связи (остальные каскады на ВЧ вносят отрицательный сдвиг), а значит, повышает устойчивость, т.к. нарушает баланс фаз.

Коэффициент пассивной передачи по обходному пути с повышением часты увеличивается:

– выходная ёмкость каскада при закороченном входе. Подключение конденсатораСувеличивает ёмкость нагрузки и понижает полюса до величины:

На ВЧ коэффициент передачи схемы равен , т.е. в дБ он выражается отрицательным числом. Поэтому соответствующий горизонтальный участок ЛАЧХ расположен под осью . Для определения составим пропорцию:

Этот нуль на частоте можно использовать для компенсации какого-либо полюса характеристики других каскадов. Требуемая ёмкостьС:

Т.к. передача сигнала по обходному пути не сопровождается переворотом по фазе, то корректируемый каскад должен быть неинвертирующим => каскад C создаёт местнуюПОС, что может вызвать самовозбуждение => необходимо иметьТ< 1. Для этого достаточно, чтобы внутренне сопротивление источника входного сигнала было малым. Поэтому перед корректируемым каскадом часто ставят эмиттерный повторитель. Типовые цепи коррекции рассчитывают и отрабатывают экспериментально одновременно с разработкой ИМС. Расчёт цепей коррекции производится и на стадии проектирования усилителей на основе интегральных ИМС.

Тема 2.4 Устройства аналоговой обработки сигналов

Раздел 2.4.1 Устройства аналоговой обработки сигналов (Лекция 19, 2 часа)

Учебные вопросы:

1. Инвертирующий сумматор

2. Неинвертирующий сумматор

Инвертирующий сумматор

К суммирующим схемам относятся:

· сумматоры

· схемы вычитания.

Сумматор – устройство, на выходе которого сигналы, подаваемые на его входы, суммируются. Они строятся с использованием инвертирующих и неинвертирующих усилителей.

Рисунок 2.29 Схема инвертирующего сумматора с тремя

Входными сигналами

Поскольку для идеального операционного усилителя (ОУ): , а ток смещения мал по сравнению с током , то согласно закону Кирхгофа:

Вследствие того, что и инвертирующий имеет практически нулевой потенциал, в нём отсутствует влияние входных сигналов (т.е. источники входных сигналов развязаны, ).

Cледовательно, на выходе получатся инвертированная сумма входных напряжений. Если , то на выходе получится сумма с различными масштабными коэффициентами. Инвертирующий сумматор объединяет в себе функции сумматора и усилителя при сохранении простоты схемы. Резистор R компенсирует сдвиг нуля на выходе операционного усилителя (ОУ). Его выбирают такой величины, чтобы .

Неинвертирующий сумматор

Рисунок 2.30 Схема неинвертирующего сумматора на базе

Неинвертирующего усилителя.

Так как при напряжение на инвертирующем и неинвертирующем входах равны, то:

Учитываем, что для идеального операционного усилителя (ОУ): , согласно закону Кирхгофа можно записать:

;

где n– число входов.

Суммирование осуществляется в пассивной цепи неинвертирующего входа, после чего результирующее напряжение усиливается в раз:

где – коэффициент передачи соответствующего на неинвертирующий вход операционного усилителя (ОУ). Полное сопротивлении точки неинвертирующего входа ОУ:

=> в этой схеме источники сигналов не развязаны - каждое R1, R2, R3 влияет на коэффициенты передачи всех сигналов. Поэтому простое увеличение числа входов приводит к изменению коэффициентов суммирования. Если в схеме подаются сигналы на инвертирующий вход, то схема выполняет операцию сложения-вычитания.

Для правильной работы схемы необходимо обеспечить равенство сумм коэффициентов усиления инвертирующих и неинвертирующих частей схемы.

⇐ Предыдущая 8 9 10 11 121314 15 16 17 Следующая ⇒