Электроника - практический курс - Джонс М.Х.
ISBN 5-901095-01-4
Скачать (прямая ссылка):
нарастанием выходного напряжения с максимально возможной скоростью (й)
для усилителя на ИС 741. Введена обратная связь, даюшая единичный
коэффициент усиления.
достигаются за счет увеличения тока, которым внутри усилителя
перезаряжается емкость, и за счет минимизации фазового сдвига на высоких
частотах, так что оказывается возможным использовать корректирующие
конденсаторы сравнительно малой емкости.
11.13 Источники питания
11.13.1 Напряжение питания и нагрузочная способность
Большинство параметров ИС 741 и 748 бывает указано для случая, когда
напряжение питания равно +15 В и -15 В. Однако усилители будут работать и
при других значениях напряжения питания из интервала от +3 В и -3 В до
+18 В и -18 В. Обычно коэффициент усиления напряжения без обратной связи
падает от 2 х 105 при Vcc = 15 В до 4 х 104 при Vcc = 3 В. Пределы, в
которых может колебаться выходное напряжение, зависят, конечно, от
напряжения питания, и, как правило, диапазон, внутри которого может
изменяться выходное напряжение, не достигая отсечки, определяется значе-
Активные фильтры 305
ниями, на 1 В меньшими по величине, чем Vcc . В результате возможный
полный размах выходного сигнала приблизительно равен (2VCC - 2) В. Это
относится к случаю, когда нагрузка на выходе усилителя равна 10 кОм, а
частота - 10 кГц. На частотах выше 10 кГц диапазон возможного изменения
выходного напряжения у ИС 741 ограничивается максимальной скоростью
нарастания; например, при Vcc = 15 В максимальный полный размах выходного
напряжения равен 28 В на частотах, не превышающих 10 кГц, но на частоте
20 кГц он составляет только 15 В, а на частоте 50 кГц - всего лишь 6 В.
При нагрузках меньше 10 кОм полный размах выходного сигнала сужается из-
за ограничений по току, но даже при нагрузке 500 Ом возможный размах
колебаний все еще равен 20 В на частотах до 10 кГц при Усс = 15 В.
Если требуются большие по величине выходные сигналы, то можно
воспользоваться ИС NE5534, которая позволяет получать колебания в
пределах ±20 В на нагрузке 600 Ом (при Vcc = 22 В) и имеет тот же самый
корпус типа DIL, что и ИС 741.
Широко распространены также мощные ОУ, такие как LM12. Эта И С размещена
в таком же металлическом корпусе типа ТОЗ, как мощный транзистор, и ее
выходной ток может иметь немалую величину в пределах ±10 А, работая от
источников питания ±30 В и развивая в звуковом диапазоне мощность
выходного сигнала 150 Вт на нагрузке 4 Ом.
11.13.2 Стабильность питания и требования к пульсациям
Большинство ОУ легко переносят изменение напряжения питания. У ИС 741
коэффициент ослабления влияния напряжения источника питания равен 30
мкВ/В. Эта величина свидетельствует о том, что отклонение Vcc на 1 В
(или, в данном контексте, наличие накладывающихся на Vcc переменных
пульсаций величиной 1 В) эквивалентно подаче на вход усилителя всего лишь
30 мкВ. При этом предполагается, что величины Vcc+ и Vcc_ изменяются
синхронно и симметрично, как обычно и бывает на самом деле. Типичные
пульсации питания с размахом 30 мВ эквивалентны фону на входе величиной
всего лишь 1 мкВ.
Этим замечательным свойством подавления пульсаций ОУ обязаны
дифференциальной конфигурации схемы на входе. Поскольку пульсации
действуют одновременно на обоих входах, они подавляются вместе с другими
синфазными сигналами.
11.14 Активные фильтры
11.14.1 Вступление
В электронике имеется много случаев, когда необходимо, чтобы полоса
частот была ограничена. Один из примеров - это оптимизация с точки зрения
20 Зак. 4729.
306 "Строительные блоки" аналоговой электроники на интегральных
микросхемах
отношения сигнал/шум: мы видели в параграфе 5.9, что мощность шума, как
правило, прямо пропорциональна ширине полосы в герцах. Следовательно,
имеет смысл сделать ширину полосы системы предельно малой, при которой
полезный сигнал еще проходит без искажений. Примером из этой области
является граммофонная пластинка для проигрывателя со скоростью 78 об/мин,
у которой поверхность является источником шума, обусловленного природой
материала, из которого она изготовлена. Если такую пластинку проигрывать
на широкополосной системе высшего класса, то музыку можно будет едва
разобрать за шипением пластинки. Однако, если ту же пластинку поставить
на электрофон выпуска 1950 года или раньше с его ограниченной полосой
частот (порядка 5 кГц), то звучание может оказаться вполне приемлемым.
Это происходит потому, что полоса частот достаточно широка, чтобы
пропустить музыку, но одновременно достаточно узка, чтобы не дать шуму
возможности проявить себя в полную силу. Чтобы получить
удовлетворительные результаты при проигрывании такой пластинки на
современной широкополосной системе, необходимо искусственно сузить полосу
частот с помощью фильтра нижних частот, согласованного с частотным
спектром музыки.
Точная фильтрация составляет также сердцевину сегодняшних цифровых
систем. Как мы увидим в главе 14, при взятии выборок аналогового сигнала
