J ,град

Рис.11. Частотные характеристики трехкасакдного ОУ

Скорость спада суммарной характеристики последовательно увеличивается после каждой частоты среза на -20дБ/дек, а сдвиг фазы сигнала возрастает скачком на 90°.

Для того чтобы исключить амплитудно-фазовые искажения в заданной полосе частот для схемы ОУ,необходимо в этой полосе частот обеспечить равномерную амплитудную и линейную фазовую характеристики. Это достигается с помощью замыкания ОУ петлей отрицательной обратной связи (ООС) определенной глубины.

На рис.12 представлена схема , амплитудная и фазовая характеристики ОУ с замкнутой петлей ООС.

При увеличении глубины ОС ( увеличении коэффициента передачи цепи ООС-b) , то есть с уменьшением требуемого коэффициента усиления схемы Кос=1/b , расширается полоса равномерной амплитудной характеристики , однако появляется опасность самовозбуждения схемы на петле ООС из-за превращения ее на высоких частотах в положительную обратную связь.

Если линия Кос=1/b пересекает участки спадад АЧХ, имеющие скорость -40 или -60 дБ/дек (из-за предельной частоты fпр), сдвиг фазы выходного сигнала относительно входного достигает 180° или превышает эту величину.Вместе с начальным (схемотехническим , необходимым для реализации ООС ) сдвигом фаз между мнверсным по фазе входом и выходом равным 180°,суммарный сдвиг фаз в петле ООС на частоте fпр превысит 360°,что и вызовет самовозбуждение схемы,если на этой частоте петлевой коэффициент усиления bКu еще превышает единицу.

Поэтому основное требование обеспечения устойчивости следующее: прямая,соответствующая усилению Кос=1/b,требуемому от системы с замкнутой петлей ООС,должна обязательно пересекать отрезок АЧХ с наклоном -20дБ/дек.Это требование соответствует максимально возможному запасу фазы в петле ООС до самовозбуждения.

а) б)

Ku ,дБ

-20 дБ/дек

Uвх

¥ Кос

Uвых -40 дБ/дек

1/b

-60 дБ/дек

R2

fcp1 fcp2 fcp3 f ,дек

0

R1

90

180

устойчива возбуждается

b j ,град

Рис.12. Амплитудные и фазовые характеристики ОУ с петлей ООС

а) схема

б) частотные характеристики

Запас фазы на частоте fср (рис.12б) при данной аппроксимации фазовой характеристики равен 90°,а на частоте fпр -нулю.В большинстве случаев может оказаться достаточным и меньший запас по фазе на самовозбуждение. Поэтому в усилителях с замкнутой петлей ООС удается использовать и часть спада,имеющего наклон -40дБ/дек.В этом случае АЧХ усилителя будет иметь подъем вблизи частоты fпр, а на импульсной переходной характеристике появиться сброс ,характерный для схем с относительной неустойчивостью.

Для получения оптимальных частотных характеристик проводится коррекция частотной характеристики,сводящаяся в простейшем случае к“срезанию” излишней полосы усиления.

Некоторые ОУ,такие как К140УД.6,К140УД.7 и некоторые другие,имеют внутреннюю коррекцию частотных характеристик, обеспечивающую в этих усилителях скорость спада АЧХ-20дБ/дек в полосе частот от fср до частоты единичного усиления.Нескорректированные ОУ имеют частотные характеристики,сходные по форме с характеристиками показанными на рис.11. Для таких ОУ наиболее распространены следующие методы внешней частотной коррекции:параллельная коррекция в предвыходном каскаде; коррекция во входной цепи и коррекция по входной цепи обратной связи.

Рассмотрим принцип действия частотной коррекции на примере параллельной коррекции в предвыходном каскаде.Схема включения корректирующей цепи и частотные характеристики нескорректированного и скорректированного усилителя приведены на рис.13а и 13б соответственно.Для коррекции используется простая однозвенная корректирующая RC-цепь, которая включена между выходом предвыходного каскада усилителя и общим проводом (землей) схемы.

Частота среза корректирующей цепи fх выбирается ниже частоты среза любого из каскадов ОУ.Поэтому низкая частота среза скорректированного ОУ определяется действием корректирующей цепи и равна fх.

a) Roc

ОУ

Rвх

Uвх R1 Выходной

каскад Uвых

KuUвых

Rк