Исследование и оптимизация динамических характеристик интегральных операционных усилителей при больших входных воздействиях

• Автор: Мордкович, Анатолий Григорьевич
• Шифр специальности: 05.12.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 188 c. : ил

ВВЕДШИЕ
Глава I. РАЗРАБОТКА АЛГОШТМОВ РАСЧЕТА ДИНАМИЧЕСКИХ
ПАРАМЕТРОВ ИНТЕГРАЛЬНЫХ 07 ПН БОЛЪПИХ
ВХОДНЫХ ВОЗДЕЙСТВИЯХ
1.1. Обобщенная модель интегрального ОУдля определения динамических параметров при больших входных воздействиях
1.2. Определение скорости нарастания выходного напряжения
1.3. Время восстановления интегральных 07
1.4. Расчет параметров корректирующих звеньев
1.5. Результаты экспериментального исследования динамики при больших входных воздействиях
Выводы
Глава 2. ОПТИМИЗАЦИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕНСТИК
В РЕЖИМЕ БОЛЬШОГО СИГНАЛА
2.1. Постановка задачи оптимизации быстродействия
07 "в большом"
2.2. Структурная оптимизация
2.3. Параметрическая оптимизация
Выводы
Глава 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ОУ С ДОПОЛНИТЕЛЬНЫМ УСИЛЕНИЕМ В КОНТУРЕ ОБРАТНОЙ СВЯЗИ
ПН БОЛЪПИХ ВХОДНЫХ ВОЗДЕЙСТШЯХ
3.1. Назначение и области применения ОУ с дополнительным усилением в контуре обратной связи
3.2. Особенности протекания переходных процессов в ОУ с дополнительным усилением в кон3.3. Математическая модель 07 о активным ограничением уровня выходного напряжения
3.4. Исследование динамических характеристик интегральных 07 о дополнительным усилением в контуре обратной связи методом математического моделирования
3.5. Пример практического применения 07 с ограничением уровня выходного напряжения в аппаратуре промышленной автоматики
3.6. Результаты экспериментального исследования ОУ с дополнительным усилением в контуре обратной связи
Выводы
туре обратной связи

ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Развитие микроэлектроники и внедрение автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУТП) привели к широкому применению интегральных операционных усилителей (ОУ) как универсального элемента аналоговых и аналого-цифровых подсистем АСУШ.
В аналоговых системах автоматического управления ОУ используются для выполнения математических операций (алгебраического сложения, интегрирования, дифференцирования), для построения функциональных преобразователей, активных фильтров, задающих генераторов стабильной частоты, прецизионных компараторов напряжения и тока. В цифровых системах, целесообразность практического применения которых резко возросла с освоением серийного производства микропроцессорных наборов и микроЭШ, ОУ используются для прямого и обратного преобразования цифровых и аналоговых сигналов (ЦАП и АЩ). для построения устройств овязи с объектом управления: вторичных датчиков, устройств гальванической развязки аналоговых сигналов и др. При этом как в аналоговых, так и в цифровых системах технические характеристики ОУ (точность, стабильность, быстродействие) в большой степени определяют соответствующие характеристики устройства в целом. Расширение областей применения АСУТП, в том числе автоматизация быстропротеканщих процессов и быстродействующих объектов, внедрение новых более совершенных алгоритмов управления, а также постоянно возрастающие требования к качеству процессов управления вызывают необходимость повышения быстродействия ОУ.
Вместе с тем обеспечение запаса устойчивости при работе в широком диапазоне значений коэффициентов обратной связи, что характерно при использовании универсальных интегральных ОУ в систе-

При работе ОУ в режиме интегрировании постоянная Tji . как Правило, много меньше постоянной интегрирования = Кца CQ Rgx.
Это соотношение остается в силе и для режима ограничения. В этом случае время восстановления следует определять как сумму двух временных интервалов tg* и tg2. из следующих соображений. В момент to, когда входной сигнал 6gx падает до нуля, потенциал суммирующей точки ОУ примерно равен 6gx^&x/(Rgx + ,£e<).
Интервал U - время, эа которое этот потенциал уменьшится до значения Umax / Кио » после чего ОУ переходит в линейный
режим. Интервал tg£ При этом - время уменьшения выходного
напряжения от Umax Д° ОД Umax • При больших значениях Хц
время восстановления te=te(He2 может быть весьма значительным. В связи с этим представляется целесообразным (в тех случаях, когда входное напряжение интегратора может вывести его в ражим ограничения) применять устройства ограничения уровня выходного напряжения. (См.главу Ш).
Передаточная функция форсирующего звена реализуется, как правило, включением в цепь обратной связи резистора RQ , а во входную цепь - последовательно соединенных Rgx и Cgx . Время восстановления для такого режима работы ОУ может быть определено как для сумматора с эквивалентным коэффициентом передачи
Ко= Ro/Rex • если к резистору Rgx после отключения сигнала 0gxприложено напряжение на конденсаторе Cg* , равное Uc(t).
Для ОУ, корректированного двумя RC -звеньями, время восстановления может быть найдено из рассмотрения модели ОУ, рис.1.1, как сумма четырех временных интервалов:
tg = tg< + tg2L+ tg3 ■** (1.32)
В выражении (1.32) временный интервал Ui определяет процесс снижения входного напряжения второго каскада до момента его