повторителем на полевом транзисторе КПЗОЗ. Благодаря этому параллельный канал практически не влияет на входной ток усилителя. Дополнительное усиление, примерно равное 10, обеспечивает промежуточный каскад на биполярных транзисторах VTl- VT3. Этот каскад управляет составным повторителем на транзисторах VT4-VT7. Параллельный канал развязан по постоянному току от выхода усилителя конденсаторами С1, С2. Поскольку сигнал инвертируется транзисторами VT1, VT2, то цепь обратной связи с выхода усилителя подключается к неинвертирующему входу ОУ. Коэффициент передачи усилителя определяется отношением R2/R1. Фильтр на входе ОУ, состоящий из R3 и СЗ, уменьшает влияние высокочастотного сигнала на работу усилителя. Приведенная схема позволяет получить скорость нарастания входного напряжения около 700 В/мкс при Ri=R2 [7]. Мощностная полоса пропускания усилителя при размахе выходного напряжения ±12 В и выходном токе около 200 мА достигает 6 МГц. В схеме целесообразно использовать п-р-п- и р-п-р-транзистор-ные сборки типа 1НТ251 или 198НТ5.

Во многих применениях ОУ основной характеристикой является не скорость нарастания, а время регулирования выходного напряжения. Время регулирования tp отсчитывается от момента подачи на вход ОУ большого перепада входного напряжения до момента, когда выполнится равенство вых(-оо)-/вых(0 I =S, где б - допустимая ошибка регулирования. Из-за ограниченной скорости нарастания выходного напряжения усилителя tp определяется двумя составляющими. Первая - время нарастания tu выходного напряжения до величны, соответствующей линейному режиму работы ОУ (т. е. при вх- вых (О/-u-l =/л),-определяется величиной V и равна: tn=Ки[Иbtl-Uл)Iv, где /л = 50 мВ для входного ДУ на биполярных транзисторах и UnQ,Z В для входного ДУ на полевых транзисторах.

Вторая составляющая - время установления ty выходного напряжения в линейном режиме работы ОУ. Время установления трудно предсказать из других динамических показателей из-за существенной нелинейности передаточных характеристик каскадов во время переходного процесса. Усилители с высокой скоростью нарастания и широкой полосой могут иметь большое время установления. Теоретический анализ дает следующие ограничения, необходимые, но не достаточные для получения минимального ty. Во-первых, должно быть Kul/- Во-вторых, амплитудно-частотная характеристика ОУ с разомкнутой ОС должна быть однополюсной. Второй полюс в большинстве ОУ обусловлен боковыми р-п-р-транзисторами и появляется на частоте f2 = 2-3 МГц. Процесс установления выходного напряжения ОУ аналогичен тому, который имел бы место после отключения от его входа источника напряжения величиной Uj, [8]. Независимо от способа коррекции минимальное время регулирования при использовании большинства ОУ достигается, если второй полюс появляется через две октавы после первого, источники питания шунтируются кон-

денсаторами, а в цепи ОС применяются низкоомные высокочастотные резисторы. При подаче на вход неинвертирующего усилителя сигнала по экранированному кабелю оплетку экрана необходимо соединить с инвертирующим входом ОУ. Благодаря тому, что напряжение на распределенной емкости кабеля практически постоянно при любом значении (/вх, эта емкость слабо влияет на ty.

Успехи, достигнутые в технологии и схемотехнике АИС, позволяют в большинстве случаев обойтись без громоздких схем быстродействующих усилителей, выполненных на ОУ общего применения с параллельным высокочастотным каналом. Например, ОУ серии 154 позволяют получить скорость нарастания до 500 В/мкс, единичную полосу пропускания до 20 МГц (154УД4), а время регулирования с точностью 0,17о около 500 не (154УДЗ). Однако в этих ОУ сравнительно большие входные токи. Поэтому целесообразно применять быстродействующие схемы на прецизионных ОУ с внешним параллельным каналом (см. рис. 1.20), когда требуются малые и входные токи и напряжение смещения нуля.

1.2.3. УЛУЧШЕНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ПАРАМЕТРОВ ОУ

Эксплуатационные параметры ОУ определяют допустимые режимы работы его входных и выходных цепей и требования к напряжению питания. Ограничения эксплуатационных параметров обусловлены конечными значениями пробивных напряжений и допустимыми токами через транзисторы ОУ. Сравнительно низкие допустимые значения напряжений на входах и в цепях питания сдерживают применение ОУ в электротехнической аппаратуре. Небольшие максимальные значения выходного тока и напряжения ограничивают использование ОУ в электромеханических приборах, цепях сервопривода и управления электродвигателями, схемах дистанционного управления, звуковоспроизводящей аппаратуре и т. д. Ниже показаны некоторые методы улучшения эксплуатационных показателей ОУ, которые могут расширить их применение в перечисленных типах приборов.

Увеличение допустимой амплитуды входных напряжений осуществляют двумя способами - шунтированием входов ОУ делителем и введением следящих ОС по цепи питания- Первый способ понятен без объяснений. Для обработки высоковольтных входных сигналов с помощью низковольтных ОУ общего применения вводят следящие ОС по синфазному сигналу. Рассмотрим неинвертирующий повторитель и дифференциальный высоковольтный усилитель (рис. 1.21) на низковольтных ОУ. В неинвертирующем повторителе на рис. 1.21,а следящая ОС выполнена на высоковольтных транзисторах [9]. Транзисторы VT3 и VT4 образуют генераторы токов /], примерно равных по величине hUJRi и противоположных по знаку, где (/д - падение напряжения на открытом диоде. Транзистор VT3 выполняет функцию генератора вытекающего тока, а VT4 - втекающего тока. Значение тока h определя-

ется током стабилизации стабилитронов. Транзисторы VT1, VT2 являются обычными эмиттерными повторителями. Дифференциальное напряжение питания ОУ равно 2 {Uct-t/э.б), где Ut и f/э.б - падения напряжения соответственно на открытом стабилитроне и эмиттерно-базовом переходе транзистора VT1 или V72. На-

Рис. 1.21. Увеличение допустимого входного напряжения повторителя (а)

дифференциального усилителя (б)

пряжение питания схемы Un полностью определяется транзисторами, у которых допустимое напряжение эмиттер - коллектор должно быть больше 2f/n- Например, при [/п = 120 В, Ubx~ = 100 В, [/ст=10,7 В получим f/Bbix=100 В, напряжение на выводе 7 равно ПО В, на выводе 4-90 В, а на инвертирующем входе- 100 В. При этом необходимо следить за тем, чтобы ток, отдаваемый ОУ в нагрузку, не превысил допустимого значения, обычно равного /д?ь;5 мА, т. е. [/вх ?н</д.

В схеме дифференциального усилителя (рис. 1.21,6) для получения минимального усиления синфазного сигнала необходимо с максимальной точностью выполнить равенство R4lRi=R3/R2- С этой целью в усилитель введен подстроечный резистор R4 и тем самым исключено требование применения в качестве Rl-R5 прецизионных резисторов. Коэффициент усиления определяется отношением Rs/Rb- Использование усилителей 153УД2, допускающих введение параллельного высокочастотного канала через конденсаторы С, позволяет расширить полосу пропускания всего усилителя до 10 МГц.

Для построения высоковольтного инвертирующего усилителя можно воспользоваться схемой на рис. 1.22 [10]. К выходу низковольтного ОУ подключен дополнительный транзисторный усилитель. Поскольку этот усилитель инвертирует сигнал, то рези-сторный делитель в цепи общей ОС подключен к неинвертирующему входу ОУ. Транзисторы VT1, VT2 обеспечивают базовые токи