Начальное прямолинейное нарастание Ивых(0 имеет тот же наклон 5, определяемый уравнением (9.5), но заканчивается зно раньше -на одну постоянную времени замкнутого контура Сс прежде, чем достигается уровень 6ьых: гж=-Тс. Тс = = Gaxt>T:t. Эта большая постоянная времени работает и на втором, экспоненциальном этапе переходного процесса. Выражение для времени установления

уот=внх/5-Те + 2,Зт, Ig ( ST,/e{/,,J (9.9)

имеет ту форму, что и уравнение (9.8), но изменились соотношения ме1жду его составляюшими. Для Оид=10 (остальные параметры те же, что и прежде) Тс=1,6 мкс; tx=20-1,6 мкс = = 18,4 мкс и /уст = 18,4н-10,7 мкс = 29,1 мкс. Диспропорция поч-ги исчезла: линейный и экспоненциальный этапы переходного процесса имеют почти одинаковую длительность.

При дальнейшем увеличении коэффициента усиления с обратной связью или уменьшении амплитуды входного скачка может случиться, что входной каскад не выйдет за пределы ли-аейной области передаточной характеристики. Этап переходного процесса с линейным нарастанием исчезает, и переход к новому установившемуся значению с самого начала проходит по экспоненте с большой постоянной времени тс, определяемой уравнением (9.2):

У,, = 2,3т, lg(-1/8). (9.10)

Таким образом, при (Зпд=1000 и Тс=160 мкс для установления усилителя в пределах погрешности 0,01% потребуется /уст = - 1,5 мс.

9.2. Частотный дублет

В разд. 9.1.2 указывалось на то, что недостаточно высокая скорость нарастания операционного усилителя общего назначения является основным лимитирующим фактором, определяющим время установления усилителя. Поэтому мы ожидаем значительного ускорения переходного процесса при использовании быстродействующего усилителя, скажем с 5=100 В/мкс, ff = = 10 МГц и тг=16 НС. В схеме повторителя напряжения и при :;тупенчатом воздействии /7вх=10 В он должен в соответствии Z уравнением (9.8) отработать этот входной скачок с погрешностью установления 0,1% за время уст = 84-1-81 нс=165 не. Сравнивая это значение с данными, приведенными в табл. 4.1 и относящимися к операционному усилителю типа WSH 217, мы :нова обнаруживаем расхождение. В поисках объяснения это-ш факта мьдр1дсДЬгДнтере-еному открытию-относительно-

важности весьма тонких отклонений в форме частотной характеристики операционного усилителя Л (/f) . Ограничимся лишь линейным анализом.

9.2.1. Качественное рассмотрение причин появления длинного хвоста

Начнем с примера, который на первый взгляд не имеет отношения к данному вопросу. На рис. 9.5 показана частотная характеристика операционного усилителя, реализовать которую физически невозможно. Эта характеристика имеет вид А = = (coi/s) (1-f s/(uz), т. е. даже на высоких частотах мы имеем не равный нулю коэффициент усиления Aiailcuz. Повторитель напряжения, выполненный на таком усилителе, имеет переда-

1-41

О ДБ 1GI

О дБ

<вых

1 + Ai

Результирующая кривая

Ступенчатая функция Экспонента (Гд)

Рис. 9.5. Мгновенно нарастающий переходный процесс в повторителе напряже-ния, выполненном на гипотб;тическом операпипчном усилителе, имртлтрм фичи-чески нереализуемую передаточную ф}Нкцию

точную функцию С = Л/(1+Л) = (1+8/(й2)/(1+5/«в), где (йв = = [Л1/(1+Л,)]с02.

Можно вполне законно предположить, что при движении вдоль оси частот от более высоких частот к низким передаточная функция \G\ сначала должна принять чуть более низкое значение cub/(uz=i/(1+i), которое является аналогом коэффициента усиления повторителя напряжения по постоянному току Ло/(1+Ло) [см. уравнение (8.10)]. Ниже частоты сог усиление \А\ возрастает, и передаточная функция повторителя напряжения асимптотически приближается к идеальному значению, равному 1.

Переходный процесс иых{1)= t/вx[Л,/(l-fЛl)]-f {/bx[1/(1 + +i)](l-е~"в*) содержит две составляющие; первое, большее по величине слагаемое воспроизвод11т входной скачок в виде

IGI « дБ-

\ \ А, \

+ А,

Резльтирующая кривая

Рис. 9.6. Дифференцирующий частотный дублет copXoz.

"Ьеличение коэффициента усиления Л. показанное ня графике ттриуовкпй, нычывярт

уменьшение коэффициента усиления с обратной связью ОI,