простая схема включения дополнительной цепи коррекции, устраняющей влияние Сн (рис. \.2Б,а), основана на изменении характера частотной зависимости Ки{р)- Дополнительные резистор Яф и емкость Сф развязывают нагрузку от выхода ОУ, а дополнительный полюс, обусловленный цепью RCn, компенсируется нулем цепи Ro.cCф, если RфCn = Ro.cCф.

д L

Рис. 1.25. Устранение самовозбуждения операционного усилителя прн емкостной (а) и индуктивной (б) нагрузках

Подключение к выходу ОУ пассивного фильтра, длинной линии эквивалентных последовательному соединению индуктивности L и конденсатора С (рис. 1.25,6) также может стать причиной самовозбуждения ОУ. Передаточная функция схемы при R = 0 имеет вид неустойчивого консервативного звена /(t/(p) =it (p/>C--1). Самовозбуждение ОУ можно устранить, включив резистор R между выходом ОУ и LC-контуром. Благодаря этому передаточная функция ОУ приводится к характеристике устойчивого колебательного звена Ки{р} =Ки/i-i-LCp-j-pRC). Минимальная колебательность переходного процесса и, следовательно, исключение влияния выходной LC-цепи достигается, если декремент затухания звена g = i?/2]/L/C> 1/1/2. Отсюда получаем следующее условие выбора сопротивления R для устранения самовозбуждения ОУ: R

>V2LIC.

Подключение к выходу ОУ элемента с отрицательным сопротивлением (туннельный диод, тиристор, одиопереходный транзистор или транзистор, работающий в области пробоя коллекторного перехода) также может привести к самовозбуждению. Для примера рассмотрим туннельный диод, эквивалентная схема которого представляет собой последовательное соединение индуктивности L и параллельно включенных резистора с отрицательным сопротивлением R и конденсатора С (рис. 1.25,6). Передаточная функция имеет вид, присущий неустойчивому колебательному звену Ku{p)=Kul{\-pLjR-\-pLC). Включая между выходом ОУ и нагрузкой дополнительный резистор Rr, передаточную функцию можно привести к виду, характерному для устойчивого колебательного звена Kv{p)=Kvlil~RTlR+p{RTC-liR)+PLC],QCv. выполнить условия RrC-LlR>0 и 1-Rt/R>0. Влияние туннельного диода на работу ОУ полностью исключается, если Rr

выбирается исходя из неравенства V2LC{l-RvlR) fRiC-L! R.

Влияние цепей питания на устойчивость работы ОУ устраняется применением низкоомных источников питания, зашунтиро-ванных высокочастотными конденсаторами. Для питания АИС и цифровых ИС желательно использовать разные источники или в крайнем случае размещать конденсаторы, шунтирующие питание, в непосредственной близости от ОУ.

1.2.5. ЗАЩИТА ОУ ОТ ПЕРЕГРУЗОК

Высокие точностные и динамические параметры ОУ достигаются благодаря использованию в их схемах высококачественных транзисторов с небольшими пробивными напряжениями р-п-переходов. Поэтому при наличии вероятности попадания на выводы ОУ напряжений, превышающих предельно допустимые (по тех-

Таблица 1.2

МЕТОДЫ ЗАЩИТЫ ОУ

По цепям питания

По входу

Защита от смепы полярности напряжений источников питания. Диоды могут быть заменены эмиттерными повторителями с резисторными делителями в цепи базы

Защита от превышения напряжением питания предельно допустимого значения

Защита инвертирующего ОУ от попадания на вход большого напряжения при им-, пульсном изменении Unx и включении напряжения питания

По входу

Защита дифференциального усилителя от попадания на вход большого дифференциального напряжения

Предотвращение попадания на вход напряжения, большего, чем напряжение питания

Защита дифференциального усилителя, позволяющая избежать применения последовательных входных резисторов

продолжение табл. 1.2

По выходу

При коротком замыкании выхода на общую шину или шины источников питания ток в нагрузке не превышает значения, установленного в генераторах тока с помощью резисторов

Ток, отдаваемый в нагрузку, ограничен током насыщения полевого транзистора. Следует выбирать полевой транзистор с минимальным сопротивлением канала сток - исток

Защищается выходная цепь ОУ при вероятном подключении выхода усилителя к источнику напряжения, значительно большего, чем напряжение питания ОУ. Защита при индуктивной нагрузке

ническим условиям), необходимо применять цепи защиты. Известные варианты защиты ОУ разделяют на три группы: по питанию, входу и по выходу. Наиболее распространенные и простые способы защиты ОУ от перегрузок по напряжению и то,ку сведены в табл. 1.2.

В большинстве современных ОУ имеется внутренняя защита от короткого замыкания выхода на общую шину и источники питания (см. рис. 1.4). Однако в технических условиях работа внутренней цепи защиты либо гарантируется только при кратковременных перегрузках по выходу (обычно 0,1-10 мс), либо вообще не гарантируется. Объясняется это сложностью контроля работы цепи защиты на предприятиях-изготовителях ОУ,

1.3. СТРУКТУРА КОМПАРАТОРОВ НАПРЯЖЕНИЯ

Полупроводниковые компараторы напряжения по массовости применения в микроэлектронной аппаратуре и номенклатуре уступают среди APIC только ОУ. Компараторы напряжения относятся к специализированным ОУ, в которых нормальным является нелинейный режим работы каскадов. Компаратор предназначен Для сравнения входного сигнала с опорным. При этом в зависимости от того, больше входной сигнал опорного или меньше (на доли милливольта), на выходе компаратора за минимальное время должно установиться напряжение лог. О или лог. 1 (см. гл. 5). Приемниками выходных сигналов компараторов обычно являются

Зак. 121 33