Операционный усилитель

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик1 74657 О(53)М, Кл. ( 06 Сг 7/12 с присоелинением заявкиГосударственный комитет СССР(23) Приоритет по делам изобретений н открытий(72) Авторы изобретения Шахтинский технологический институт(54) ОПЕРАЦИОННЫЙ УСИЛИТЕЛЬ Изобретение относится к автоматике ивычислительной технике и может найтиприменение в аналоговых вычислительныхмашинах,Известны схемы многокаскадных операционных усилителей, в которых для обес-печения устойчивости вводят последовательные корректирующие цепи,Один из известных усилителей содержит усилительный каскад с цепью образ1 Оной связи и входной цепьюкоторая выполнена из последовательно включенныхэлемента с частотно зависящим коэффициентом передачи, ключа и масштабногорезистора, причем между шиной нулевого потенциала и входом первого ключа,включена дополнительно последователтная цепочка из второго ключа и масштабного резистора 1Другой известный усилитель содержитдополнительно развязывающий трансформатор и полевой транзистор для исключения взаимного влияния корректирующихпропорциональной, интегрирующей и днфференцируюшей цепей. Причем в усили.теле операции интегрирования и пропорционального преобразования осуществляются находящимися в обратной связи цепочками, а дифференцирование осушествляется включением в прямую цепь операционногоусилителя развязывающеготрансформатора и полевого транзистора121,Недостатками указанных операционныхусилителей является сложность осушествления коррекции и невысокое быстродействие,Наиболее олизким по принципу действия на большом сигнале является операционный усилитель, который содержит дифференциальный каскад с нелинейной зависимостью выходного напряжения от входного, выходной усилитель, корректирующий конденсатор,. связанный со входом выходного усилителя и первым выводом корректйрующего резистора, причем второй вывод корректйрующего реСР СР СР Таким образом, для большого сигналадифференциальный каскад 1 заменяют линеаризованным дифференциальным каскадомкоэффициент передачи которого Ч. (А /5)обратно пропорционально зависит от амплитуды входного напряжения А,Логарифмическая амплитудно-частотная характеристика усилителя с увеличением сигнала смещается вниз, Причем прилогарифмическом масштабе по оси К Осмешение пропорционально амплитуде входного напряжения (фиг, 2),Из графиков видно, что с увеличениемсигнала, уменьшается частота среза 1 срамплитудно-частотной характеристики усилителя и площадь его усиления,Это отрицательно сказывается на основных параметрах переходного процесса, которые тем лучше, чем выше частота среза,В усилителе улучшение динамическихпараметров достигается за счет перемещения вправо опустившейся под действиемсигнала логарифмической амплитуднчастотной характеристики линеаризованногоусилителя, Например, если кривую Щ илиб переместить до совпадения с малосигнальной частотной характеристикой )тто площадь усиления и 1 усилителя на большом сигнале не уменыпатся иимеют такие значения, как и при малыхприращениях входного напряжения, Следовательно, максимальная скорость нарастания выходного сигнала чсилителя сосмещенной логарифмической амплитудночастотной характеристикой не хуже, чемдля кривой й .ЮТаким образом, степень смещения логарифмической амплитудно-частотной характеристики вправо разная при разныхамплитудах 0 в , Чем выше 0 втембольше изменяется постоянная времени 45усилителя,В предлагаемом усилителе постояннаявремени изменяется за счет измененияпрямо пропорционально модулю Овх проводимости фоторезистора 7 оптрона 5.Вы опрямитель 6 преобразует модуль входного напряжения в ток светодиода 8 оптрона 5, Сопротивление фоторезистора 7 оптрона 5 обратно пропорционально току све, тодиода 8 и следовательно, обратно пропорционально амплитуде входного сигнала.Тахим образом, постоянная времени усилителяуменьшается с увеличением Оа . При этом 70 6указанная характеристика усилителя смешается вправо на столько же октав по оси частот, на сколько октав произошло смещениеэтой характеристики вниз по осй К длязаданного уровня сигнала,Так как сопротивление фоторезистора 7оптрона 5 изменяется на несколько порядков, постоянная времени усилителятакже изменяется на несколько порядков.Поэтому усилитель имеет высокое быстродействие в широком диапазоне изменениивходного напряжения,Как известно любой диодный выпрямитель имеет зону нечувствительности вобласти начала координат на характеристике 1= ф ("вход, Наличие порогового напряжения О, выпрямителя 6 позволяетвключать цепь нелинейной коррекции логарифмической амплитуднчастотной характеристики только на большом сигнале10 в 1 Оп., В идеальном случае необходимо, чтобы Оп = 0 1 т,е, чтобы смешение характеристики вправо происходилотолько при насыщении дифференциальногокаскада 1.При отсутствии тока через светодиод8 оптрона 5 сопротивление фоторезистора 7 достигает нескольких мОм, Поэтомуна малом сигнале, когда выпрямитель 6работает в пределах зоны нечувствителности, постоянная времени операционногоусилителя определяется по формуле (1)На большом сигнале сопротивление фоторезистора 7 изменяется по законуИ)йнПосле нескольких преобразований получают4 ЬйСР СР О(5)где- частота среза амплитудносрчастотной характеристикиусилителя при некоторомпроизвольном входном напряжении Овх,1- частота среза при напряжении О в- . и вРассмотренный принцип повышения/быстродействия усилителя функционируети при других случаях включения корректирующего конденсатора 3, напримерпараллельно входному усилителю 2которого являются входами усилители,выходной усилитель, который входомнепосредственно связан с одним выводом корректирующего резистора и черезкорректирующий конденсатор - с шинойнулевого потенциапа, о т л и ч а ю щ и йс" я тем,"что,"с целью повышения бысъ"родействйя усилителя, он дополнительносодержит корректирующий оптрон типа .)входы которого соединены,с входамидифференциального усилительного каскада, а выход подключен к светоййоду корректирующего оптрона, фоторезистор которогоЫкаочен между входом выходного усилителя и выходом дифференциаль 3, Липман А. А, и др, Динамика интегральных. операционных усилителей с простой частотной коррекцией в режиме большого сигнала, Сб, "Электронная тех-И ника в автоматике", 1977,9с, 310-314, рис, 1 а,746570 8ного усилительного каскада, который сое, динен с другим выводом корректирующегорезистора,Источники информациипринятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР607231 кл. Я 06 ОГ 7/12 1975.2, Патент Японии26003,кл, 54 (7 ) С 12 1 опублик, 197 1,