Выбор элементов

Операционные усилители

7. Частотные свойства. Используемый ОУ должен быть достаточно быстродействующим (т.е. иметь достаточно большое произведение коэффициента усиления на ширину полосы — ), в противном случае качество фильтра будет зависеть от динамических свойств ОУ, и частотная характеристика фильтра может быть искажена. Чем шире полоса пропускания ОУ, тем меньше вносимая им частотная погрешность. Для схем с многопетлевой обратной связью рекомендуется выбирать ОУ, у которого более чем в раз больше коэффициента передачи фильтра в полосе пропускания для всего диапазона частот входных сигналов. Для других схем следует выбирать ОУ, у которого более чем в раз больше коэффициента передачи фильтра во всей полосе пропускания.

Основная проблема, связанная с динамической характеристикой ОУ, состоит в том, что фильтр может оказаться неустойчивым и склонным к самовозбуждению из-за недостаточного запаса по фазе. Некоторые ОУ (как правило, быстродействующие) требуют внешней частотной коррекции с помощью конденсатора небольшой емкости, значение которой подбирается для конкретной схемы. Для ОУ с внутренней коррекцией показателем хорошей устойчивости является его стабильная работа с замкнутой петлей обратной связи в наихудшем случае: при единичном коэффициенте передачи и емкостной нагрузке.

2. Входное и выходное сопротивления. Выходное сопротивление ОУ должно быть достаточно малым. Как правило, для большинства из них не превышает 100 Ом. При работе на низкоомную или емкостную нагрузку, с чем приходится сталкиваться в некоторых схемах фильтров, может потребоваться дополнительный буфер.

К входному сопротивлению ОУ предъявляются более высокие требования, чем в других схемах. В некоторых случаях при использовании высокоомных резисторов (МОм и более) применяются ОУ с полевым входом. При этом следует учитывать входную емкость ОУ, которая может достигать десятков

3. Напряжение смещения и входные токи ОУ. Эти параметры не влияют на частотную характеристику фильтра, но приводят к появлению на его выходе постоянного смещения. Если фильтр не передает постоянной составляющей сигнала (ФВЧ или ПФ), то эти смещения не играют роли, при условии, конечно, что они не приводят к насыщению ОУ.

Резисторы

Минимальные значения резисторов ограничиваются либо максимальным выходным током ОУ (обычно около 30 мА), либо конечными сопротивлениями

соединенительных проводов (обычно менее 0,1 Ом), либо по соображениям рассеиваемой мощности. Максимальные значения резисторов ограничиваются входным сопротивлением ОУ, влиянием паразитных емкостей, сопротивлениями утечки и входными токами ОУ. При использовании ОУ с полевыми входами допускаются большие сопротивления резисторов. На высоких частотах (выше 10 кГц) следует избегать применения высокоомных резисторов (100 кОм и более) из-за влияния паразитных емкостей.

Если применяются дискретные элементы, лучше использовать металлопленочные резисторы и избегать применения угольных композитных резисторов. Это связано с тем, что металлопленочные резисторы имеют меньшие температурные коэффициенты (порядка 50-10 6) и лучшую временную стабильность. В прецизионных схемах применяются металлофольговые или проволочные резисторы. Если для нормальной работы схемы важно отношение сопротивлений резисторов, выбирайте резисторы в одном корпусе с тем, чтобы скомпенсировать их температурные дрейфы.

Конденсаторы

Наименьшие значения конденсаторов на высоких частотах ограничиваются паразитными емкостями схемы (которые достигают нескольких пФ), а на низких частотах — сопротивлением изоляции и токами утечки. Максимальные значения конденсаторов обычно ограничиваются их физическими размерами и стоимостью (конденсаторы емкостью свыше 1 мкФ слишком велики и дороги). Обычно в фильтрах применяются конденсаторы следующих типов:

Керамические — небольшие по размерам и дешевые; диапазон емкостей до 10 000 пФ. Особенно хороши конденсаторы типа NPO (аналоги — КМ-6, К10-17 и т.п. группы — прим. ред.) из-за их малых температурных коэффициентов емкости (ТКЕ) и высокой стабильности.

Металлизированные поликарбонатные — используются при больших значениях номиналов (от 0,001 до 10 мкФ) и превосходят по своим характеристикам конденсаторы других типов с таким же диапазоном емкостей.

Слюдяные — емкости от 10 до 10 000 пФ. Превосходят по габаритам конденсаторы остальных типов. Прецизионные особо стабильные конденсаторы (допуск до 0,5%), более дорогие.

Полистирольные — емкости до 10 000 пФ. Очень малые ТКЕ, большое сопротивление изоляции, но при этом чувствительны к перегреву (максимум 70°С), полистирол при неаккуратной пайке может расплавиться.