Глубина обратной связи и устойчивость схемы на ОУ

Отрицательная обратная связь – обязательный атрибут схем на операционных усилителях. Глубина обратной связи определяет коэффициент усиления схемы. Менее известный, но очень важный факт состоит в том, что глубина обратной связи влияет так же на устойчивость схемы. Ряд операционных усилителей впринципе неработоспособен в схемах с малым коэффициентом усиления (возбуждаются). Другие требуют подключения внешнего корректирующего конденсатора (чей номинал зависит от выбранного коэффициента усиления схемы).

Представленная на чертеже схема характеризуется четырьмя коэффициентами усиления:

Устойчивость любой схемы на операционном усилителе связана с контурным коэффициентом усиления. Когда контурный коэффициент усиления увеличивается, логарифмическая амплитудная характеристика смещается параллельно самой себе вверх. При этом частота единичного усиления смещается в область высоких частот, где запасы по фазе уменьшаются. Схема становиться неустойчивой.

Выявим связь между коэффициентом усиления схемы Kсх. и контурным коэффициентом Kконт. Уменьшить коэффициент усиления схемы можно двумя способами. Можно увеличить номинал резистора R1 или уменьшить номинал R2. Как бы ни поступил инженер – коэффициент передачи делителя Kделт. (в цепи ООС) и в том, и в другом случае увеличиться. В результате повыситься контурный коэффициент усиления, и, как было сказано, запас по фазе уменьшиться.

Эксперимент № 1. В представленной на чертеже модели схемы запрограммирована возможность синхронного изменения коэффициента усиления схемы и амплитуды входного воздействия. Запустите процесс симуляции. Перемещайте ползунок регулятора. Убедитесь в том, что с ростом коэффициента усиления схемы (сравнивайте амплитуды входного и выходного сигналов) переходный процесс становиться менее колебательным. Остановите процесс симуляции.

Эксперимент № 2. Установите параметр "значение" ползункового регулятора равным 1. Воспользуетесь контекстным меню и постройте частотную характеристику (ЛАЧХ & ЛФЧХ). Убедитесь в том, что на частоте единичного усиления запас по фазе отсутствует. Установите параметр "значение" ползункового регулятора равным 100. Повторите построение частотной характеристики. Убедитесь в том, что ЛАЧХ опустилась параллельно самой себе почти на 40 дБ, частота единичного усиления сместилась в область низких частот, появился запас по фазе.

1.01.2008