152 Операционные усилители: Принципы построения, теория, схемотехника. —М.: Эпергоатомиздат. 1983.— 21G с., ил.
В пер.; 95 к.
Пршн-дспы методы изменения оспенных п,чр?:.ме'1ро'<. оппс-иы пут улучшения статических и дкнлмк-чгсКмХ характеристик. ДУНО
Дли инженеров —спецг.а.'и.С'мч' по ^.н к 1 рспскс постоянного то;-;.г.
п 2403000000-ОЕО ,.., . , ББК 32.846.2
ПРЕДИСЛОВИЕ
За последние годы область применения операционных усилителей (ОУ) очень расширилась. Практически все аналоговые п цифро-аналоговые электронные устройстса, в которых ранее применялись дискретные транзисторы, строятся теперь с использованием микроэлектронных ОУ. Операционные усилители являются основным элементом аналоговых и аналого-цифровых вычислительных систем, различных информационно-измерительных и управляющих систем и приборов, устройств связи ЭВМ с объектом.
Операционные усилители широко используются в различных радиотехнических устройствах, в аналого-цифровых и цифро-аналоговых преобразователях, коммутаторах, функциональных преобразователях, устройствах сжатия информации, активных фильтрах, генераторах, источниках питания и ряде других устройств.
Качество, технические характеристики и номенклатура ОУ в значительной мере предопределяют такие важные показатели, как быстродействие, точность, стоимость, надежность и габариты перечисленных выше устройств и систем. Поэтому улучшение параметров ОУ является очень важной задачей.
В настоящее время разработаны и выпускаются сотни различных ОУ. Такое широкое распространение их в значительной мере связано с успехами микроэлектроники, что позволило снизить стоимость и размеры ОУ до стоимости и 'размеров транзистора. Надежность интегральных ОУ мало уступает надежности транзисторов, а по своим функциональным возможностям ОУ относятся к самым универсальным элементам. Высокий коэффициент усиления, стабильность нулевого уровня, высокое входное и низкое выходное сопротивления, высокое быстродействие п возможность работы с разнообразными цепями обратной связи позволяют выполнять различные преобразования входного сигнала — суммирование, вычитание, интегрирование, дифференцирование, сравнение, запоминание, умножение, логарифмирование, возведение з степень п ряд других преобразований.
Операционные усилители описаны во многих работах. Однако в отечественно!! технической литературе большее внимание уделяется вопросам применения ОУ. Наиболее полезны при проектировании ОУ работы [1—9], однако они не мог}т полностью удовлетворись разработчиков, так как в них недостаточно освещены вопросы построения прецизионных и быстродействующих ОУ, потребность в которых с каждым годом непрерывно возрастает н создание которых сопряжено с наибольшими схемотехническими и технологическими трудностями. Учитывая это, в настоящей книге основное внимание уделено именно таким ОУ.
В гл. 1 приведены краткие сведения о параметрах ОУ п методы их измерения, обоснованы требования, предъявляемые к параметрам ОУ, дана классификация ОУ, рассмотрены вопросы составления их номенклатуры и выбора технологии производства. Ознакомление с материалами гл. 1 не требует специальной подготовки. Изложенные вопросы могут представлять интерес как для потребителей ОУ, так п для разработчиков,
В гл. 2 рассмотрены методы снижения статических погрешностей и помех в усилителях высокой точности как без преобразования сигнала, так и с преобразованием, в частности рассмотрены структуры с квазипараллельным каналом и двойным преобразованием сигнала, позволяющие существенно улучшить параметры ОУ.
Параграф 2.1, в котором рассмотрены основные составляющие статических погрешностей, носит вводный характер. Он полезен для малоподготовленных читателей. В остальных параграфах даны расчет и методы снижения основных составляющих погрешностей ОУ (смещения нуля, входного тока и их температурной зависимости), а также методы увеличения усиления ОУ п снижения их шумов, причем для ОУ без преобразования сигнала в основном приводятся известные сведения, а для усилителей с преобразованием сигнала (ОУ — МДМ) многие вопросы рассматриваются впервые. Для их понимания требуется знание принципов построения ОУ с МДМ-каналом.
В гл. 3 изложены методы повышения быстродействия и устойчивости ОУ. В § 3.1 обобщены сведения о связи частотных характеристик ОУ с параметрами, характеризующими быстродействие и устойчивость ОУ в схеме решающего усилителя (РУ): с частотой среза, полосой пропускания, временем установления п запасом устойчивости. В последующих параграфах рассмотрены пути увеличения частоты среза, полосы поопускания. CKODOCTII наоастанпя. уменьшения впе-
также рекомендации по повышению запаса устойчивости. В гл. 3 приведен ряд примеров, поясняющих свойства ОУ, обладающего конкретным видом передаточной функции. Изложение материала рассчитано на читателей, знакомых с понятием передаточной функции, свойствами частотных характеристик, а также с методами расчета переходных процессов.
В гл. 4 рассмотрены примеры реализации ОУ без преобразования сигнала, показаны конкретные схемотехнические пути построения ОУ с малыми значениями напряжения смещения, входного тока п температурного дрейфа, приведено описание схем повышенною быстродействия, в частности схем с малым временем установления. Для чтения главы необходимо общее знакомство со схемотехникой транзисторных схем. Для понимания работы ОУ с повторителем тока на входе рекомендуется предварительно ознакомиться с материалами § 3.3.
В гл. 5 дано описание различных структурных схем ОУ с МДМ-каналом, рассмотрены вопросы построения отдельных узлов усилителей МДМ (в том числе модуляторов) п выбора частоты преобразования, изложены принципы построения ОУ — МДМ с квазппараллельпым каналом п его свойства, приведены примеры схем ОУ МДМ повышенной точности. Глава 5 рассчитана, главным образом, на разработчиков ОУ МДМ, но она доступна н малоподготовленному читателю.
В гл. 6 изложены принципы построения ОУ с периодической компенсацией дрейфа (Ш\Д) и описаны свойства таких усилителей, приведены примеры схем ОУ ПК Д. За исключением § 6.1, материал гл. 6 представляет интерес, главным образом, для разработчиков прецизионных ОУ. Параграф 6.1 может быть полезен для читателей, желающих ознакомиться с особенностями 0^ ПКД.
Значительная часть материала, приведенного в книге является оригинальной, полученной в результате обобщения опыта разработки серии ОУ, которая проводилась под руководством и при участии автора.
Автор пользуется случаем выразить искреннюю благодарность Р. Р. Бабаяну и А. А. Данилову, выполнившим многие расчеты п эксперименты, Н. П. Жуковой и В. М. Нестеровой за помощь при подготовке материалов к печати, а также М. В. Гальперину за ценные советы и критические замечания, сделанные им при рецензировании рукописи.
Автор
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие ..............
Глава первая. Параметры операционных' усилителей' и ТПР' 3
бования к ним........... р
1.1. Основные параметры ОУ и методы их измерения ' ' с
1.2. Требования, предъявляемые к параметрам и характери-стикэм ОУ........
а) Требования к коэффициенту усиления ' на 'низкой ча- ^ стоте и постоянном токе ....
б) Требования к напряжению смещения нуля и его дрейфу 21
в) Требования к значениям входного тока и его дрейфа 22
г) 1 ребования к уровню шумов . . 94
д) Требования к коэффициенту ослабления' синфазной составляющей АГ0.С.С и максимальному значению ДОПУ стимого синфазного напряжения 6'с„ 94
е) Требования к динамическим характеристикам..... 94
1.3. Классификация ОУ........ .... zj
1.4. Номенклатура ОУ ......\........... ~
Глава вторая. Методы снижения статических погрешностей
И П ОМСХ \J У f.......... _
2.1. Основные составляющие погрешностей ...... оо
2.2. Увеличение коэффициента усиления п коэффициента ос'ла-
бления синфазного сигнала Уменьшение смещения и д
2.4. Снижение входных токов и их температурного дрейфа 60
2.3. Уменьшение смещения и дрейфа нуля .......... 4*3
' '
2.5. Пути снижения шумов....... fi7
Глава третья. Методы повышения быстродействия'и'устой'
ЧИВОСТИ ОУ............ J4UM-
3.1. Связь параметров АЧХ ОУ с 'быстродействием' и' устойчивостью решающего усилителя . . ' 78
3.2. Увеличение частоты среза ОУ ....'.'.'.'.'..... gj
3.3. Минимизация времени установления . ....... ]01
3.4. Обеспечение высокой скорости изменения' выходного напряжения ............ ' . .п
3.5. Уменьшение времени восстановления 'после'перегрузок ' 119 З.Ь. Методы повышения запаса устойчивости 120
Глава четвертая Операционные усилители'без'преобразования сигнала (ОУ БП)........ .94
1.1. Схемы ОУ невысокого быстродействия с малым'дрейфом
НУЛЯ................ «14 ^
4.2. Схемы ОУ с малым входным током .... 132
4.3. Схемы ОУ повышенного быстродействия по инвертирующему входу............... ]зб
4.4. Схемы ОУ повышенного быстродействия с симметричными дифференциальными входами ............. 142
4.5. Операционные усилители с малым временем установления 148 214
Глава пятая. Операционные усилители с модуляцией и демодуляцией сигнала (ОУ МДМ)............... 157
5.1. Структуры ОУ МДМ................. 157
5.2. Выбор частоты и закона преобразования сигнала .... 160
5.3. Основные свойства усилителей МДМ с квазппараллель-
ным каналом..................... 163
5.4. Схемы основных узлов усилителей МДМ........ 171
5.5. Схемы ОУ МДМ высокой точности.......... 184
а) Операционные усилители МДМ с высокой стабильностью нуля и высоким быстродействием....... 184
б) Операционные усилители МДМ с малым значением входного тока и большим входным сопротивлением . . 187
в) Операционные усилители МДМ с повышенной стабильностью нуля и малым уровнем шумов ....... 188
г) Дифференциальный ОУ МДМ............ 191
Глава шестая. Операционные усилители с периодической
компенсацией дрейфа нуля ОУ ПКД............ 193
6.1. Принцип действия и структурные схемы ОУ ПКД ... 193
6.2. Основные свойства ОУ ПКД. Требования к отдельным узлам схемы..................... 196
6.3. Схема инвертирующего ОУ ПКД............ 201
6.4. Схема дифференциального ОУ ПКД.......... 206-
Заключение.......................... 209
Список литературы...................... 211
Цена: 150руб.
