Быстродействующие операционные усилители
Ограниченное быстродействие — один из существенных недостатков стандартных ОУ. Усилители общего назначения с коррекцией до частоты единичного усиления имеют малосигнальную полосу частот около 1 МГц и скорость нарастания выходного напряжения приблизительно до 0,6 В/мкс. Этот недостаток можно преодолеть, если ввести в схему ОУ высокочастотный канал.
Существуют быстродействующие ОУ, отличающиеся способом построения ВЧ-канала. Например, ОУтипа КР140УД11 (рис. 9.11, а), выполненный по планарно-эпитаксиальной технологии с изоляцией p—n-перехода, имеет скорость нарастания выходного напряжения 50 В/мкс и частоту единичного усиления 15 МГц. Широкополосность для этого ОУ — результат применения в схеме ВЧ-канала, по которому высокочастотные составляющие «обходят» низкоскоростной p—n—p-транзистор. Кроме того, за счет оригинальной схемы ОУ отличается высокой стабильностью параметров во всем диапазоне питающих напряжений ±5...±16 В. Этот ОУ построен по трехкаскадной схеме.
Быстродействующие усилители менее устойчивы по сравнению с универсальными ОУ, поэтому для предотвращения генерации в схеме необходимо уменьшить паразитную емкость между выходом ОУ и его инвертирующим входом. Для уменьшения указанной емкости применяют специальные внешние цепи коррекции (рис. 9.11, б), состав которых зависит от задачи, которую решает ОУ. Балансировка усилителя осуществляется включением переменного резистора между выводами 1 и 5.
Микромощные и регулируемые операционные усилители
Для применения в аппаратуре, работающей в режиме ожидания, требуются ОУ, работающие от источника питания малой мощности. На рис. 9.12 приведена схема включения ОУ типа К1423УД1, предназначенного для работы в устройствах с ограниченной потребляемой мощностью, а также для построения высокочувствительных фотоприемных устройств, добротных фильтров, устройств выборки и хранения.
Микросхема может работать в диапазоне напряжений источников питания ±0,9...±8 В или 1,8... 16 В, при этом ее максимальное выходное напряжение составляет 0,9 В.
Основной недостаток ОУ типа К1423УД1 — их низкое быстродействие (0,1 ...0,3 В/мкс). Улучшения скоростных свойств микромощных ОУ можно добиться за счет совершенствования технологии.
Так, операционный усилитель 154УД1 имеет один усилительный каскад со сложной динамической нагрузкой, что позволяет обеспечить стабильность схемы при замкнутой петле обратной связи за счет минимальной емкости корректирующего конденсатора, шунтирующего сопротивление нагрузки усилительного каскада. Скорость нарастания выходного напряжения определяется перезарядкой этого конденсатора и достигает 10 В/мкс при токе потребления около 0,1 мА.
На рис. 9.13 показана основная схема включения ОУ типа 154УД1 и приведены зависимости амплитуды выходного напряжения и коэффициента усиления от частоты.