Повышение выходного напряжения ОУ.

Если необходимо повысить выходное напряжение на изолированной нагрузке не более чем в 2 раза без увеличения выходного тока, то наиболее просто эта задача решается включением выходных каскадов ОУ по мостовой схеме.

Мостовое подключение пары ОУ к изолированной нагрузке

Усилитель у₁ — ведущий, а усилитель У₂, на котором выполнен инвертирующий повторитель, — ведомый.

Выходное напряжение У₂ относительно общей точки равно по абсолютной величине выходному напряжению У₁, но имеет противоположную полярность. Как следствие, размах напряжения на нагрузке R ₁ вдвое больше размаха одиночного ОУ того же типа и при том же питании.

Если удвоения напряжения недостаточно, или нагрузка обязательно должна одним полюсом соединяться с общей точкой, а также в случае, когда требуется одновременно увеличить и напряжение, и ток, можно применить схему, показанную на следующем рисунке.

ОУ с внешним каскадом для одновременного усиления выходного тока и напряжения

Здесь ОУ питается от эмиттерных повторителей на транзисторах VT ₁ и VT ₂ для ограничения напряжений питания в безопасных пределах. Величины этих напряжений (обычно номинальные для данного типа ОУ) устанавливаются делителями на резисторах R ₃ R ₄. Токи коллекторов транзисторов VT ₁ и VT ₂ практически совпадают с токами их эмиттеров, поэтому оконечные транзисторы VT ₃ и VT ₄, как и в прототипе, управляются токами, потребляемыми ОУ. Резистор r ₆, сопротивлением в несколько десятков Ом обеспечивает нужную зависимость этих токов от выходного тока ОУ. Резисторы R ₅ выбираются из условия, чтобы в режиме покоя (при нулевом сигнале на входе) токи в цепях питания ОУ создавали на них падения напряжения, достаточные для установления начальных токов транзисторов VT ₃ и VT ₄, обеспечивающих отсутствие нелинейных искажений в области нулевых выходных сигналов. Конденсатор С предназначен для коррекции частотной характеристики усилителя. Он обеспечивает снижение коэффициента усиления оконечного каскада на высоких частотах до единицы. Напряжения питания схемы ± V _S, могут превосходить номинальные напряжения питания ОУ в два и более раз. Рекомендуется дополнить эту схему цепями защиты от короткого замыкания и перенапряжений.

Фирма Apex Microtechnology специально для умощнения операционных усилителей вы­пускает гибридные буферные усилители, на­пример РВ58, рассчитанный на напряжение питания ±30...±150 В и ток нагрузки до 2 А. Схема включения этого буфера, охваченного совместно с ОУ общей обратной связью, приведена на рисунке.

Умощнение выхода ОУ с помощью буфера

Усилитель РВ58 имеет простой входной каскад на биполярном транзисторе по схеме с ОЭ (как следствие, начальное смещение нуля усилителя достигает 1,5 В!), каскад усиления напряжения на МОП транзисторе с общим истоком и выходной каскад на двух МОП транзисторах, стоки которых подключены к выходу ОУ. Коэффициент усиления РВ58 без обратной связи достигает 6000, но для обеспечения устойчивости и снижения нелинейных искажений его ограничивают с помощью внутренней отрицательной обратной связи по напряжению. Изготовитель рекомендует устанавливать усиление в пределах 3...25 внешним резистором Ry. Резистор R_Т3 предназначен для токовой защиты, а конденсаторы C₁ и С_К — для коррекции частотной характеристики.

Дата добавления: 2015-08-09