О влиянии паразитной емкости монтажа входных цепей ОУ на устойчивость схемы (часть 2)

В практической деятельности инженера-электронщика возникает необходимость в увеличении входного сопротивления инвертирующей схемы на операционном усилителе при сохранении общего коэффициента усиления. Решая эту задачу, инженер увеличивает номиналы резисторов R1 и R2 в схеме (см. чертеж), руководствуясь обычно лишь допустимым уровнем шумов. Однако паразитная емкость монтажа входных цепей ОУ и большое сопротивление резистора обратной связи R2 образуют дополнительное апериодическое звено в контуре (с постоянной времени равной (R2||R1) × Спрз). В результате схема на ОУ может потерять устойчивость. Решить обозначенное затруднение можно включением дополнительного делителя сигнала в цепи обратной связи (R4/[R4+R3]). В результате паразитная емкость будет зашунтирована резисторами существенно меньшего номинала. Постоянная времени апериодического звена будет уменьшена. Соответствующий сопрягающий полюс на частотной характеристике сдвинется в область высоких частот (выше частоты единичного усиления разомкнутого контура) и не будет влиять на исходные запасы устойчивости самого ОУ.

Эксперимент № 1. С той целью чтобы можно было ознакомиться с сутью проблемы, делитель в цепи обратной связи схемы отключен. Запустите процесс симуляции. Убедитесь в том, схема имеет недостаточный по величине показатель затухания переходного процесса. Остановите процесс симуляции. Снимите частотную характеристику (датчики библиотеки анализа подключены внутри субмодели ОУ). Уточните запас по фазе.

Эксперимент № 2. Подключите альтернативную цепь обратной связи с дополнительным делителем сигнала (обменяйте точки подключения левых выводов резисторов R5 и R2). Запустите процесс симуляции. Убедитесь в том, схема стала существенно более устойчивой. Снимите частотную характеристику. Сравните запасы по фазе.

Примечание. Делитель в цепи обратной связи увеличивает аддитивную погрешность схемы, вызванную напряжением смещения нуля операционного усилителя.

1.01.2008