Коефіцієнт підсилення ОП при розірваному колі зворотного зв’язку

. (2.8)

Це відношення зміни вихідної напруги ОП в діапазоні від нульового до максимального значення U_max до зміни вхідної напруги.

ü У сучасних швидкодіючих ОП цей параметр не перевищує декількох тисяч, у прецизійних ОП – кількох мільйонів (приблизно 130 дБ).

2. Малосигнальна смуга одиничного підсилення ОП (АЧХ, ФЧХ).

Це частота, за якої коефіцієнт підсилення по напрузі в малосигнальному діапазоні ( не перевищує 0,5 вольтів) при розімкненому колі зворотного зв’язку дорівнює одиниці, тобто . Однак при цьому слід зауважити, що підсилювач повинен бути скомпенсований по частоті до одиничного .

Коефіцієнт підсилення ОП в комплексному вигляді буде:

Модуль коефіцієнта підсилення ОП (АЧХ) –

.

Фазова залежність (ФЧХ):

.

На рис. 2.7, а зображено типову АЧХ ОП. На відрізку має місце спад 20 дБ на декаду. Точка перетину графіка АЧХ з віссю частот є частотою одиничного підсилення .

ü В ОП загального призначення 1 МГц, а для швидкодіючих ОП становить сотні мегагерців.

На рис. 2.7, б зображено типову ФЧХ ОП.

 

Рис. 2.7

3. Добуток коефіцієнта підсилення на частоту GBP

(2.9)

Результатом перемножування координат графіка функції (діаграма Боде – АЧХ у подвоєному логарифмічному масштабі) буде постійна величина, яка дорівнює значенню межі малосигнальної смуги у тому випадку, коли операційний підсилювач має внутрішню частотну корекцію. Цей параметр характеризує стійкість ОП до самозбудження в малосигнальній смузі.

 

4. Максимальна швидкість зміни вихідної напруги в режимі великого сигналу при замкненому колі зворотного зв’язку обчислюється за формулою:

SR = , (2.10)

 

тоді вираз для обчислення максимально дозволеної частоти

. (2.11)

Від цього параметра залежить смуга максимальної потужності – частота, на якій ОП передає максимальну амплітуду сигналу з викривленнями, меншими за 1 %.

ü Прецизійні ОП мають максимальну швидкість зміни вихідної напруги меншу від 1 В на мікросекунду, що відповідає частоті 16 кГц для амплітуди вихідного сигналу 10 вольтів. Швидкодіючі ОП мають швидкість зміни вихідної напруги SR більшу, ніж 0,5 кВ/µ сек ( =8 МГц).

 

5. Еквівалентна постійна часу в режимі малого сигналу при замкненому контурі зворотного зв’язку визначає час зростання , за який рівень вихідної напруги ОП збільшиться від 10% до 90 % номінального значення (реакція на ступінчасте збудження по входу, глибина зворотного зв’язку 100%, 0,5 В) (рис. 2.8). Якщо глибина зворотного зв’язку зменшується, постійна часу пропорційно збільшується.

6. Час повного заспокоєння ОП – це час, протягом якого вихідна напруга ОП в режимі великого сигналу ( у межах 5 – 10 вольтів) стабільно досягає номінального значення з відхиленням менше ніж 0,1% (реакція на ступінчасте збудження по входу, глибина зворотного зв’язку 100%) (рис. 2.9). Для деяких типів ОП допускова зона може бути 0,01%.

 

Рис. 2.8

Цей параметр потрібно враховувати під час проектування схем ВП на ОП, де має місце комутація сигналів з різними рівнями напруги на вході АЦП.

 

Рис. 2.9

Тоді він визначає час затримки до наступного циклу вимірювання.

Розрахунок похибок перетворення сигналів

Адитивні похибки

Розрахунок адитивних складових похибок схем на ОП бажано проводити в масштабі вихідної величини оскільки розрахункові формули лишаються дійсними для всіх способів включення ОП. Це пояснюється тим, що коефіцієнт підсилення напруги зміщення не залежить від способів включення ОП (на відміну від коефіцієнта підсилення корисного сигналу). Коефіцієнт підсилення напруги зміщення, відповідно до еквівалентної схеми, дорівнює і називається коефіцієнтом шуму. Тут – це коефіцієнт передачі кола НЗЗ. Для схеми інвертуючого підсилювача (рис. 1.2) маємо .

Абсолютна адитивна похибка схеми на ОП буде:

_. (2.12)

Відносна адитивна похибка обчислюється як

, (2.13)

а приведена адитивна похибка

, (2.14)

де – номінальна вихідна напруга. Зазвичай її значення дорівнює 10 вольтам.

Як зазначалося в п 2.1, сумарна складова напруги зміщення має п’ять складових, зумовлених такими чинниками:

- початковою напругою зміщення і температурним дрейфом,

- струмами зміщення,

- неоптимальністю послаблення синфазного сигналу,

- пульсаціями в колах живлення,

- шумовими властивостями вхідних кіл ОП.

Ці складові слід розглянути окремо.