Опубликована 20-я глава из «Поваренной книги разработчика аналоговой электроники» Брюса Трампа на русском языке

КОМПЭЛ продолжает публиковать переводы глав «Руководства по проектированию устройств с операционными усилителями», посвященного практическим аспектам и особенностям проектирования электроники с использованием операционных усилителей. Автор материалов — Брюс Трамп, инженер-разработчик из Texas Instruments с тридцатилетним стажем, успевший поработать в легендарной компании Burr-Brown.

Всего Брюсом написана 31 глава по данной теме. Предлагаем ознакомиться с 20-й: «Ограничение скорости нарастания выходного сигнала ОУ».

Поведение операционных усилителей в режиме ограничения скорости нарастания часто вызывает недопонимание. Это объемная тема, поэтому давайте разбираться поэтапно.

Между входами ОУ обычно присутствует очень небольшое напряжение, в идеале — ноль, не так ли? Но внезапное изменение входного сигнала временно приводит к тому, что контур обратной связи выходит из равновесия, создавая дифференциальное напряжение ошибки между входами операционного усилителя.

Это заставляет ОУ увеличивать выходное напряжение для исправления ошибки рассогласования. Чем больше рассогласование, тем выше скорость нарастания сигнала на выходе. Однако увеличение скорости нарастания не бесконечно. При достаточно большом дифференциальном напряжении на входе скорость нарастания достигает своего предела.

Если амплитуда входного прямоугольного импульса достаточно велика, то скорость нарастания выходного сигнала достигает своего предела. При дальнейшем увеличении амплитуды скорость нарастания на выходе не изменится. На рисунке 49 на примере простой схемы демонстрируется, почему так происходит. При постоянном входном напряжении в схеме с замкнутым контуром между входами операционного усилителя присутствует нулевое напряжение.

Входной каскад сбалансирован, а ток IS1 равномерно распределяется между двумя входными транзисторами. Если напряжение входного прямоугольного сигнала превышает 350 мВ, то весь ток IS1 начинает протекать по одному плечу входного каскада. Этот ток заряжает (или разряжает) компенсационный конденсатор Миллера — C1. Скорость нарастания выходного сигнала (Slew rate, SR) — это скорость, с которой IS1 заряжает C1. Она равна IS1/C1.

Конечно, приведенная схема ограничения не единственная, существуют и другие варианты. ОУ с улучшенными динамическим характеристиками имеют в своем составе специальную схему, которая обнаруживает подобные перегрузки и включает дополнительные источники тока для ускоренной зарядки C1.

Ознакомиться с главой

Источник