путь, по которому сигнал проходит со входа на выход, в последовательной операционной схеме пролегает через полное дифференциальное входное сопротивление операционного усилителя 2д. Малая величина отношения полных сопротивлений ZbuxIZ делает этот путь практически непреодолимым.

В параллельной операционной схеме вход изолирован от выхода потенциально заземленной суммирующей точкой. Прямое прохождение сигнала в повторителе напряжения через полные сопротивления цепи обратной связи Zi, Z2 (табл. П1/Д) может стать заметным только тогда, когда концепция потенциальной земли перестает работать. Это имеет место на высоких частотах и является следствием уменьшения коэффициента усиления без обратной связи Кроме того, относительная величина прямого прохождения Go/AGoo = -Zbux/AZ2 зависит от модуля полного сопротивления обратной связи Z2. Прямое прохождение сигнала может иметь заметную величину в быстродействующих инверторах (низкое значение R2) и быстродействующих интеграторах (IZ2I =1/«)С2->-0).

Обратим на оба случая особое внимание. Поскольку мы будем рассматривать работу на пределе полосы активных частот, аппроксимируем коэффициент усиления без обратной связи А простым выражением

А=(О tis (7.36)

[см. уравнение (7.19)]. Считается, что выходное сопротивление ОУ имеет омический характер и равно Rbux.

Инвертор напряжения. Компоненты коэффициента усиления с обратной связью G определяются по табл. И/Д и ПГ/Д: Соо = Овд = -iiC, GoA = Rвыx/ARl = sRвыxщRu I/P-/C+I + -\-ЯвыхШи где KRi/Ri- После подстановки этих выражений в уравнение (7.14) получаем модифицированное выражение для коэффициента усиления с обратной связью

G-/((l-s/(02)/(l+s/a)e), а)=а),;?2 ?,,„ «,=:pco, = co,/(/C-f l-fi?,„x/?i)- (7-37)

Кроме действительного отрицательного полюса Sp = -©с, который мы уже встречали в разд. 7.4.2 и который лишь слегка сдвинут здесь к началу координат за счет наличия выходногс? сопротивления вых, передаточная функция имеет также действительный положительный нуль Sz = -J-cuz = -f со!?2 ?вых, показывающий, что это неминимально-фазовая система [12-15].

На частотной характеристике (рис. 7.21,а) этот нуль проявляет себя тем, что прекращается дальнейшее уменьшение коэффициента усиления с обратной связью G на уровне

- /C(«5iR5ag(.R,+-Mb.J-G-

/с вх Q

Рис. 7.21. Прямое прохождение сигнала в инверторе напряжения, а -частотная характеристика; б - переходная характеристика. K=R2/Rt.

равном коэффициенту прямой передачи Go. Однако это не сопровождается возвратом фазы коэффициента усиления arg G к -180°, как было бы в случае отрицательного нуля. Напротив,, запаздывание по фазе увеличивается до -360°. Обычный отрицательный коэффициент усиления -К переходит на высоких частотах в коэффициент передачи G-q, имеющий малую положительную величину и соответствующий простому пассивному делителю напряжения /?вых, R1+R2.

Подчеркнем еще раз, что здесь мы рассматриваем операционную схему с замкнутым контуром обратной связи, которая ведет себя как неминимально-фазовая система, а не отдельно-взятый операционный усилитель. И еще одно: избыточная фаза не связана с устойчивостью операционной схемы, поскольку она определяется фазой коэффициента усиления без обратной связи. Однако мы должны помнить, что изменение знака коэффициента передачи с минуса на плюс может доставлять неприят-

НПСТИ в тякиу спптавтилу дпрпяп-йанныу гтаму-ГДС ППВСрТОр:-16-314

сам является элементом, включаемым в другой, основной контур обратной связи.

При исследовании переходного процесса (рис. 7.21,6) прямое прохождение сигнала проявляется в виде небольшого выброса, имеющего ту же полярность, что и производная входного сигнала, и амплитуду

+Got/B. = 4-Hx/(i+2 -fBHx); (7.386)

величина ее получается делением входного скачка t/вх на делителе /?вых, {R\-\-R2), где /?вых - выходное сопротивление ОУ. Экспоненциальный переходный процесс с постоянной времени Тс начинается уже от этого выброса.

Интегратор. Используя те же обозначения, что и в разд. 7.4.3, мы имеем в соответствии с табл. П/Д и Ш/Д Соо = 6ид = = -1/5Ти, Gam=RBxlAR, = sRBuxhtRu 1/Р= 1Ати+1+7?вых ?ь где Xm = C2R\. Приняв Ти1/сйг, получим модифицированное выражение для коэффициента усиления с обратной связью:

G=-(l/sTj [(1 -bs/(uz) (l-s/(uz)/(l +s/(u,i)],

«л=У« С2?зых. oi = ioo)Щ=-Щl(l\-RвuJRд (7.39)

Наряду с отрицательным нулем в передаточной функции на той же частоте coz появляется положительный нуль, в результате чего нарушается взаимно-однозначное соответствие между амплитудной и фазовой характеристиками (рис. 7.22,а). Интересно отметить, что прямое прохождение сигнала очень слабо влияет на фазовую характеристику arg G, немного сдвигая сопрягающую частоту /сь фаза выражения (l-]-/co/(uz) (1-ito/«>z) = = l-f ((u/(uz) равна нулю независимо от значения ©z, т. е. независимо от величины Сг. На рисунке показан ряд амплитудных характеристик G, соответствующих различным значениям Сг. Различие в форме серий амплитудных характеристик, показанных слева и справа на рис. 7.22, а, объясняется лишь разным взаимным расположением частот fz и /сь При /?вых->-0 fz-оо и левые характеристики рис. 7.22, а на высоких частотах совпадают с характеристикой, показанной на рис. 7.18. Однако, как будет видно из численного примера в конце этого раздела, действительности больше соответствуют правые кривые рис. 7.22, а.

При рассмотрении переходной функции интегратора (рис. 7.22, б) видим, что входной скачок Ubx проходит через резистор Ri и конденсатор Сг (последний при этом ведет себя как корот-козамкнутая цепь), в результате чего на выходе возникает скачок напряжения той же полярности, что и Ux-