Осциллограф мВМ

Рис 5 11 Измерение частоты единичного усиления Отсчеты Ид и Ujy необходимо производить одновременно двумя калиброванными вольтметрами. Ир=10-100 мВ, fj,=0,i-I МГц; ff

пропускания шумов при этом увеличивается, однако отношение сигнал/шум улучшается, поскольку сигнал растет пропорционально f, тогда как шум увеличивается пропорционально ff.

Когда усиление падает ниже 5000, резнегивный делитель можно исключить из схемы. Однако при подходе к частоте полной мощности амплитуду следует уменьшить. Проверить запас по нелинейным искажениям просто: отношение Ивых/Ид не должно изме-ляться при увеличении сигнала возбуждения в два раза. Хорошо также наблюдать выходной сигнал на осциллографе.

Таким способом можно, в частности, измерять частоту единичного усиления ft (рис. 5.11). Для большинства усилителей нет необходимости искать частоту, при которой оба вольтметра будут давать одинаковые показания. Вместо этого достаточно выбрать удобное значение /г в пределах одной декады ниже ожидаемой величины ft (в расчете на спад -20 дБ/декада) и вычислить ft по показаниям вольтметров:

/*=/г(«вых/«д). (5.2)

Еще одно, о чем следует предупредить: частота единичного усиления должна измеряться одновременно двумя калиброванными вольтметрами. Использование одного вольтметра, попеременно переключаемого со входа на выход, дает большие погрешности.

Этому две причины. Вблизи частоты единичного усиления коэффициент усиления без ОС мал, и выходное напряжение определяется довольно неточно. При подключения вольтметра к выходу оба напряжения падают (емкостная нагрузка), в то время как подключение вольтметра ко входу вызывает рост этих напряжений (резонансный эффект). Значения Ывых и Ид, полученные таким способом, не соотносятся друг с другом, поскольку каждое из них соответствует своим условиям возбуждения. Их отношение дает частоту единичного усиления, которая меньше действительной.

Даже в том случае, когда отсчеты делаются по двум вольтметрам, вольтметр на выходе может вызывать ошибку вслед- ствие Torpj 4To он является емкостной нагрузкой (падение на-

пряжения на полном выходном сопротивлении Zbux). И напротив, внутреннее полное сопротивление входного вольтметра не имеет значения; оно нагружает генератор, вызывая резонансный подъем, но не влияет на величину отношения Ивых/«д-

5.2.3. Выходное сопротивление

Сравнение схем рис. 5.12 и 5.10 показывает, что выходное сопротивление можно измерять одновременно с коэффициентом усиления по постоянному току. Здесь используется тот факт, что подключение нагрузки вызывает уменьшение коэффициента усиления по постоянному току,

«ebx(C0nsf) J- мВМ

Осциллограф

Рис 5 12. Измерение выходного сопротивления Конфигурация схемы практически полностью совпадает со схемой измерения коэф» фнциеита усиления (рис. 5,10). Лд"0,1-1 кОм; Яаы1~Лн[(";сн/"а:~Ч "Р" -ibix

Процедура измерения состоит в следующем. При разомкнутом ключе Кл на усилитель подается сигнал возбуждения, как описывалось в разд. 5.2,1; при этом фиксируется напряжение Ux, соответствующее выходному напряжению «вых. Замыкая ключ, мы подключаем известное сопротивление нагрузки Rb и записываем значение напряжения (wJh, соответствующее тому же самому выходному напряжению «вых. Поскольку коэффициент усиления без ОС очень велик, «вых автоматически поддерживается на одном уровне; если это не имеет места (измерение 7вых на высоких частотах), то может потребоваться ручная подстройка генератора. Выходное сопротивление можно затем рассчитать из соотношения

«ых11=н[("н/"* -П. или

вь.х ~ -11 при i?BHx « R-

(5.3)

Точная форма (5,3) следует из линейной модели (2,1); приближенный вид этого соотношения можно легко получить, про-

Очевидно, что возникающие трудности связаны с наличием единицы в выражении (5 4) Здесь и во всей этой главе («)н и Ux есть модули соот-ветствующих векторов (показания вольтметра).

водя рассуждения, аналогичные тем, что привели нас к уравнению (2.6 в).

Точность измерения выходного сопротивления возрастает по мере того, как увеличивается отклонение от единицы отношения (Ux)Jux, т. е. по мере того, как уменьшается сопротивление нагрузки Rw. Однако это уменьшение имеет свой предел, налагаемый максимальным выходным током ОУ. Сопротивление нагрузки выбирается обьшно равным номинальному (паспортному) значению. Однако при уменьшенном размахе выходного напряжения можно выбрать и меньшее сопротивление нагрузки. Сопротивление нагрузки испытуемого операционного усилителя имеет смысл заземлять отдельным проводом, подключаемым непосредственно к источнику питания, с тем чтобы исключить помехи в виде падений напряжения на заземляющих шинах.

Интересно отметить, что те ограничения, которые наблюдались при измерении коэффициента усиления и выражались в виде условий для fo, C2R2 и /?д/?~синф (ом. рис. 5.10), при измерении выходного сопротивления не возникают, хотя в обоих случаях используется один и тот же принцип. Нет даже нужды в том, чтобы выдерживать точное соотношение-сопротивлений резистивного делителя Ri, R2, поскольку нас интересует только отношение напряжений в двух состояниях - под нагрузкой и без нее.

Аналогия с измерением частотной характеристики И (/01 подсказывает, как можно использовать описанную выше измерительную схему также и для исследования частотной зависимости полного выходного сопротивления iZebixOf)!, используя уравнение

12зых1=?„[(«.)н/«.-П. (5.4)

Кажется, все должно быть в порядке Однако (5.4)-это только приближенное соотношение, так как оно не содержит информации об относительной фазе напряжений (их)я и и, что необходимо для точного определения 2вых. Например, при двукратном увеличении амплитуды (их)в1ч-х = 2 и относительной фазе 45° мы определим по указанной формуле полное выходное сопротивление с ошибкой - 32%. В интервале частот, где IBbixl не зависит от частоты, относительная фаза приблизительно равна нулю и уравнение (5.4) выполняется точно.