A valóságos műveleti erősítők feszültségerősítése

A valóságos műveleti erősítők nyílthurkú erősítése és fázistolása frekvenciafüggő. A frekvenciafüggést a műveleti erősítők felépítése, és a fokozatokban képződő parazita kapacitások képzik. Valójában arról van szó, hogy az áramkörben szereplő ellenállások és a parazita kapacitások magasabb fokú aluláteresztő szűrőt képeznek, és a frekvenciamenetben töréspontokat hoznak létre.

Az erősítő belső kapcsolási rajza

A frekvenciamenet

A következő ábra a műveleti erősítő nyílthurkú erősítésének fázistolásának frekvenciamenetét mutatja.

Az ábrán jól látszik, hogy minden egyes töréspont a nagyobb frekvenciák felé 20 dB/dekád erősítéscsökkenést és -os fázistolást eredményez.
frekvencia felett a legkisebb határfrekvenciájú RC tag határozza meg a frekvenciamenetet és az erősítés 20 dB/dekádmeredekségű, vagyis csökken és a kimeneti feszültség -ot késik a bemeneti jelhez képest. Ez a csökkenés a következő törésponti frekvenciáig fennáll ( ).

Az erősítő gerjedése

Az 5 frekvencia fölött egy másik aluláteresztő tag kezdi éreztetni hatását. Emiatt az fölött az erősítés már 40 dB/dekád értékkel csökken, s a fázistolás mértéke már .
Ez azt eredményezi, hogy a műveleti erősítő két bementi kapcsának szerepe felcserélődik. A negatív visszacsatolás ezen frekvenciatartományban pozitív visszacsatolássá válik, s az erősítő gerjed.
Az erősítő begerjedése csak olyan frekvenciákon jöhet létre, ahol az erősítés csökkenése legalább 40dB/dekád értékű, vagyis a második törésponti frekvencia fölött.

A műveleti erősítő amplitúdó és fázismenet vizsgálata

A műveleti erősítők frekvenciakompenzálása a gerjedésmentességet szolgálja.
A kompenzálás azt jelenti, hogy külső áramköri elemek segítségével egy alacsony frekvenciás töréspontot hozunk létre a frekvenciamenetben és így az átviteli jellemzőket ez a töréspont fogja meghatározni.
A jól működő műveleti erősítők fázistolása az feltételnek megfelelő tartományban -nál kisebb értékűnek célszerű lennie, mert ilyenkor az ún. fázistartalék -nál nagyobb értékű lesz.

A műveleti erősítő amplitudó és fázismenet ábrája

A kompenzált erősítőre vonatkozó frekvenciamenet

A kompenzált erősítő esetén jól látható a mesterségesen létrehozott kisfrekvenciás töréspont, amely a frekvenciakompenzáció eredménye. Már alacsony frekvencián is erősítéscsökkenést okoz és jelentősen lecsökken a nyílthurkú feszültségerősítés. Emiatt a sávszélesség is csökkenni fog.
A fázistolás mértéke már kis frekvencián is , a kompenzálás miatt, de a nagyobb frekvenciákon sem változik, biztosítva az erősítő gerjedésmentességét.

A kompenzált erősítő

A kompenzált erősítő frekvenciamenete

A kompenzálatlan erősítőre vonatkozó frekvenciamenet

Az ábrán látszik a kompenzálatlan erősítő frekvenciamenete a töréspontokkal.

A kompenzálatlan erősítő frekvenciamenete

A határfrekvenciák kérdése

A két törésponti frekvenciát ( ) a szórt kapacitások okozzák, amelyet ki kell küszöbölni. Ez úgy lehetséges, ha egy külső kondenzátorra lecsökkentjük a törésponti frekvenciát úgy, hogy az erősítés értéke egyre csökkenjen, mielőtt a második töréspont fázistolása hatásossá válik.

A belső frekvenciakompenzálás

A belső kompenzálással megvalósított erősítő határfrekvenciáját a gyártás alkalmával alakítják ki.
Ha az erősítő nem rendelkezik belső kompenzálással, akkor a határfrekvenciáját egy külső kompenzáló áramkörrel alakíthatjuk ki, amelyre a gyártó cég és az IC-atlasz ad támpontokat.

A belső frekvenciakompenzálás azt jelenti, hogy külső áramköri elemek segítségével egy alacsony frekvenciás töréspontot hozunk létre a frekvenciamenetben és így az átviteli jellemzőket ez a töréspont fogja meghatározni.

A negatív visszacsatolás pozitív visszacsatolássá válik, s az erősítő gerjed.
Az erősítő begerjedése csak olyan frekvenciákon jöhet létre, ahol az erősítés csökkenése legalább 40dB/dekád értékű, vagyis a második törésponti frekvencia fölött.