Ограничение выходного напряжения усилителя

Выходное напряжение ОУ ограничено напряжением насыщения, которое несколько меньше напряжения питания. В ряде случаев требуется ограничение выходного напряжения на более низком уровне, что осуществляется специальными схемами ограничения. _________________________________________

Рис.3.3 Схема ограничения выходного напряжения ОУ со стабилитронами в цепи обратной связи

_______________________________________________________________________

На рис.3.3 показан простейший способ ограничения выходного напряжения ОУ путем включения стабилитронов в цепь обратной связи. На рис.3.4, а показана идеализированная статическая характеристика стабилитрона, а на рис.3.5, б идеализированная статическая характеристика усилителя со схемой ограничения выходного напряжения.

Наклон статической характеристики усилителя (дифференциальный коэффициент усиления) определяется отношением результирующего дифференциального сопротивления цепи обратной связи к сопротивлению входной цепи

, (3.6)

где - суммарное сопротивление стабилитронов.

При , и . При

и K_Ud =0, то есть напряжение на выходе ОУ остается неизменным.

Рис.3.4. Идеализированные характеристики:

а) – идеализированная характеристика стабилитрона;

б) – идеализированная характеристика усилителя со схемой ограничени.

Недостатком схемы ограничения рис.3 является то, что стабилитроны обладают конечным дифференциальным сопротивлением в диапазоне от -U_CT до +U_CT, что позволяет используйте данную схему лишь при низкоомных значениях резистора R₂.

Рис.3.5 Схема ограничения выходного напряжения с диодным мостом

В схеме рис.3.5, a, при U_ВЫХ меньше напряжения ограничения, все диоды VD1...VD4 открыты. За счет равенства падения напряжения на диодах напряжения U_ВЫХ и U_ОУ равны, а коэффициент усиления определяется соотношением .

При положительном напряжении U_ОУ больше напряжения ограничения, диоды VD1 и VD4 закрываются, а сопротивление нагрузки R_Н оказывается подключенным к источнику +E_П через резистор R₁ и диод VD2 (рис. 3.5, б). Максимальное положительное и отрицательное напряжения на нагрузке определяются, соответственно, выражениями

, . (3.7)

Статическая характеристика усилителя с данной схемой ограничения соответствует рис.3.4, б. Схема обеспечивает четкое ограничение и не влияет на коэффициент усиления в линейной области. Недостатками схемы являются: зависимость напряжения ограничения от сопротивления нагрузки и дополнительная нагрузка ОУ токами резисторов R₁, R₂.