€вых = Ивых-"вых. нд принимает установившееся значение

€вых = -выхс- (9.35)

На первый взгляд легкая задача на самом деле оказывается трудной. Для иллюстрации возьмем операционный усилитель обшего назначения (f;=l МГц), включенный по схеме не-

Рнс. 9 16. Скоростная погрешность неинвертирующего усилителя при возбуждении его линейно-нарастающим напряжением.

инвертируюшего усилителя с коэффициентом усиления Оид= = 1000 и постоянной времени Тс=160 мкс, на который действует линейно-нарастаюшее со скоростью давх=1 В/с напряжение Соответствуюшая выходная скорость ге)вых= 1 В/мс равна максимальному наклону синусоидального сигнала, имеюшего амплитуду 10 В и частоту 16 Гц. Однако даже при таком умеренном возбуждении выходное напряжение отстает от идеально? величины WBbixt на напряжение погрешности -Евых=160 мВ или на 1,6% 10-В диапазона выходного напряжения!

Взаимосвязь между скоростной погрешностью переходнотс процесса и динамической векторной погрешностью при гармо ническом воздействии, о которой говорилось выше в этом раз-деле, носит не только чисто теоретический характер. Исследуе мый неинвертирующий усилитель с сопрягающей частотой fc = = 1 МГц/1000=1 кГц будет усиливать синусоидальный сигнал частотой 16 Гц точно с такой же векторной погрешностью ev-= 16 Гц/1 кГц=1,6%.

Этот результат стоит обобщить хотя бы для всех резистив ных операционных схем первого порядка. Скоростная погреш лость - €вых, отнесенная к номинальному выходному напряжению t/вых, равна векторной погрешности еу той же операционной схемы на частоте fw, на которой максимальный наклон синусоидального сигнала с амплитудой t/вых равен скорости изменения линейно-нарастающего выходного сигнала Швых:

Доказательство тривиально. Уравнение (9.36) - просто другая форма записи уравнения (9.35).

Уравнение (9.36) позволяет нам сделать следующий вывод: критерии оценки динамической точности операционной схемы,, основанные на возбуждении схемы непрерывным сигналом (векторная погрешность при гармоническом, скоростная погрешность--при линейно-изменяющемся воздействии), в общем оказываются более жесткими, чем те, которые основываются на импульсном возбуждении (время установления после ступенчатого воздействия).

Для иллюстрации возьмем повторитель напряжения с сопрягающей частотой /с= 1 МГц, на вход которого подается скачок напряжения амплитудой 10 В. Напряжение на выходе такого повторителя входит в зону погрешности 0,01% через 1,5 мкс после подачи входного сигнала (экспоненциальное установление), и можно повторять такие ступенчатые воздействия по меньшей мере 500 000 раз в секунду. Однако тот же повторитель напряжения передает синусоидальный сигнал с векторной погрешностью, не превышающей 0,01%, только до частоты 100 Гц.

9.4.2. Скоростная погрешность интегратора

Линейно-изменяющееся напряжение на выходе интегратора получается автоматически при интегрировании постоянного входного напряжения (рис. 9.17). В соответствии с разд. 7.4.3 имеем

€вых = (вх/Ти) Т( = -ге).

(9.37)

Скоростная погрешность интегратора увеличивается с увеличением скорости интегрирования, т. е. с уменьшением постоянной времени интегрирования Ти. Медленный интегратор (ти=1 с, fi=l МГц) интегрирует входное напряжение /вх=10 В с прене-

Рис. 9 17. Скоростная погрешность интегратора. Ключ размыкается в момент времени =0. (T» = C2i, давых=-f/вх/Ти )

врежимо малой скоростной погрешностью £вых = 1,6 мкВ. В быстро1м интеграторе (Ти=10 мкс, fi=10 МГц) скоростная погрешность составляет €вых= 16 мВ, или 0,16% 10 В.

"9.5. Измерение времени установления

Определение времени установления быстродействующего операционного усилителя при допустимой погрешности установления 0,01% является одним из самых сложных динамических

Генератор импульсов

Синхр

Systron donner-dalapulse Ш В

кремниевые [ диоды Шоттни т f [Hewlett PackardL ;r

5082-2811 ) X 5,6 кОм

Подстроенный Т

Тектготх 454 А, 475

Не подстроенный

-15В

. Подстроенный (чувствительная шнала]

Рис. 9.18. Измерение времени установления инвертора напряжения. Осциллограммы внизу показывают процесс подстройки режима измерения при помощи нодстроечного потенциометра 10 Ом. Звездочкой обозначены металлопленочные резисторы, резистор 1 кОм в цепн коллектора эмиттерного повторителя гасит колебания

очень высокой частоты.

измерений. Часто оно становится испытанием для экспериментатора, для его способности критически подойти к оценке измеренных данных [4]-

Инвертор напряжения [3, 4, 8, 9]. Показанная на рис. 9.18 схема измерения времени установления инвертора напряжения аналогична той, которая использовалась для измерения векторной погрешности и была дана на рис. 8.24. В точке соединения прецизионных резисторов R наблюдается напряжение € (О-равное половине выходного напряжения погрешности, возникающего в результате возбуждения инвертора импульсом ЖД/4-Ш ТУ ттли ПВ/-10 в. В процессе измерения статическая