13. Конденсатор обратной связи, включенный между выходом и инвертирующим входом операционного усилителя, уменьшает полосу пропускания шумов операционной схемы и улучшает отношение сигнал/шум. Его емкость выбирается возможно большей, насколько это позволяют допустимые динамические погрешности.

Список литературы

1. Bennet W. R., Electrical Noise, McGraw-Hill, New York, 1960. 2 Motchenbaeher C. D., Fitchen F. C, Low-noise Electronic Design, Wiley, New York, 1973,

3. Letzter S., Webster N., Noise in amplifiers, IEEE Spectrum (Aug. 1970), 67-75.

4. Graeme J., Dont minimize noise figure, Ekctronic Desien, 19 (2) (1971), 62-64.

5. Graeme J., Watch that op-amp noise! Electronic Design, 22 (6) (1974), 128-129.

6. Robe Т., Taming noise in 1С op amps. Electronic Design, 22 (15) (1974), 64-70.

7. Catch P. G., Peabody A. M., High-speed current measurements, Anal. Chem., 43 (Sept. 1971), 91A-99A.

8. Smith L., Sheingold D. H., Noise in operational amplifier circuits, Analog Dialogues (1) (1969), 1-15.

9. Weinberger R. G., Solve low-current measuring woes by designing your own electrometer, Electronics (Aug. 30, 1971), 58-62 (Имеется перевод: Вейн-бергер. Расчет и конструирование специальных электрометрических схем.- Электроника, 1971, № 8, с. 40-46.)

10. Electrometer Measurements, Keithley Instruments, Cleveland, 1972.

11. Soderquist D., Minimization of noise in operational amplifier applications. Precision Monolithics Application Notes AN-15, Santa Clara, April 1975.

12. Ott H. W., Nose Reduction Techniques in Electronic Systems, Wiley, New York, 1976. Имеется перевод: Отт Г. Методы подавления шумов и помех в электронных системах. - М.: Мир, 1979.)

13 Gates Е. R., Good grounding and shielding practices, Electronic Design (Jan. 4, 1977), 110-112.

Глава 13 УСТОЙЧИВОСТЬ

Устойчивость операционных схем с обратной связью - это тонкий Bonipoc. В этом убеждает опыт многих пользователей операционных усилителей и особенно тех, кто применяет быстродействующие усилители. Появление автоколебаний (самовозбуждения) означает полный выход схемы из-под контроля, в результате чего ошибки возрастают до сотен процентов, и операционная схема становится бесполезной.

До сих пор мы не обращали внимания на устойчивость схем с обратной связью, воспринимая ее как само собой разумеющуюся. Этот вопрос полностью игнорировался при анализе в гл. 6: идеальная операционная схема будет работать, даже если входы операционного усилителя будут перепутаны.

Реальная операционная схема часто имеет скверную тенденцию к самовозбуждению, а не усилению сигналов, и иногда заставить ее работать должным образом стоит многих усилий и компромиссов. Общая точность, качество элементов во всей петле обратной связи, включая операционный усилитель, накладывает дополнительные ограничения.

Кроме требуемой частотной характеристики коэффициента усиления с обратной связью следует рассматривать также фазо-во-частотную характеристику разомкнутой петли.

Априори можно, вообще говоря, сказать, что устойчивость операционной схемы будет достигаться ценой ухудшения ее динамики. Существуют по крайней мере две области приложений, где этот компромисс ставит операционный усилитель в невыгодное положение по отношению к другим усилителям - быстродействующему компаратору и видеоусилителю. Если широкая полоса частот порядка 1 -10 МГц есть основное требование, в то время как точность (1 или даже 10%) всего лишь второстепенное, лучше использовать усилитель без внешней обратной связи с локальными внутренними обратными связями, чем операционный усилитель, охваченный петлей обратной связи.

13.1. Устойчивость схем с обратной связью

Теория устойчивости - это такая инженерная дисциплина, которая обеспечивает, в большей или меньшей степени, ответ два вопроса:

1. Устойчива ли данная система с обратной связью (абсолютная устойчивость)?

2. Насколько она устойчива (каков ее запас устойчивости)? Если мы не будем ограничиваться только математическими

методами, ответ на первый вопрос может быть получен легко. Чтобы решить, является ли данная операционная схема устойчивой, достаточно к ее выходу подключить осциллограф. Хотя такой экспериментальный способ ничего не дает для проектирования операционных схем, он крайне полезен для проверки устойчивости операционной схемы.

Такое простое утверждение об устойчивости недостаточно. При изменившихся условиях работы (по сравнению с теми, которые имели место во время испытания) устойчивость может сохраниться. Но эти изменения могут и привести к неустойчивости. Чтобы исключить эту вторую возможность, нам понадобится ответ на более тонкий воцрос: мы должны знать, как далека операционная схема от неустойчивого состояния.

Применение для этой цели математических методов страдает серьезным недостатком-они всегда опираются на некоторую модель, применимость которой ограничена несколькими соображениями: а) любая модель есть упрощение реальности, если математическая модель допускает аналитическое решение, то это упрощение должно быть довольно существенным; б) даже при отсутствии сильных упрощений едва ли можно догадаться о существовании и оценить величины всех параметров, не изображаемых непосредственно на принципиальных схемах (реактивные параметры операционного усилителя и цепи обратной связи, источника сигнала и нагрузки); в) практически невозможно учесть все нелинейности операционного усилителя.

Кроме математических моделей существует реальная операционная схема, доступная, гибкая, которая, в конце концов, есть лучшая модель самой себя. Почему бы не воспользоваться ею?

В дальнейшем мы постараемся сбалансировать эти два подхода-теоретический и экспериментальный. Мы займемся нахождением соотношений, которые позволят оценить относительную устойчивость операционной схемы по простому динамическому тесту, частотной характеристике или переходной функции. Учитывая сложность объекта исследования,- это единственный надежный и быстрый путь к нашей цели.

ilS.l.l. Абсолютная устойчивость. Критерий устойчивости [ Найквиста

Произвольное ограниченное входное воздействие на устойчивую операционную схему вызывает ограниченную реакцию на ее йыходе. ----- ------