18.Операционные усилители.

О У – универсальный многокаскадный усилитель постоянного тока с дифференциальным входным каскадом и двухтактным выходным. ОУ- усилитель с непосредственными связями, кот.имеет высокий коэф.усиления, высокое входное и низкое выходное сопротивление и предназначен для работы с глубокой отрицательной ОС. Первоначально ОУ использовались для выполнения линейных математический операций в аналоговых вычислительных машинаэ. Если первые ОУ выполнялись на дискретных элементах, то в настоящее время ОУ изготавливаются в виде интегральных микросхем.

Имеет два входа: неинв.(прямой + т.к.фаза вых сигнала совпадает с фазой сигнгала на этом входе, разность фаз = пи); инв (- , разность фаз = 0), один выход,один общий вывод(земля), два вывода для подключения источников питания. Может иметь и больше выводов, предназначенных для частотной коррекции(FC), балансировки(NC), регулировки потребляемых токов и другие.

Характеристики ОУ:

1.Передаточная(амплитудная)

На начальном участке АХ носит линейный характер, а при больших входных сигналах имеет место ограничение выходного сигнала, обусловленное конечными значениями напряжений ИП

2.АЧХ(рис1.7-1.8) обычно приводится в виде графика, построенного в логарифмическом масштабе. Для ОУ, содержащих цепь внутренней коррекции, АЧХ можно аппроксимировать двумя прямыми. Одна соотв.коэф.усиления в области ничких частот К₀, другая имеет наклон. Прямые пересекаются в точке сопряжения, соответствующей граничной частоте (частоте среза) fc. Такой вид АЧХ обусловлен, использованием непосредственных связей в ОУ поэтому характеристика в области низких частот не имеет спада вплоть до нулевой частоты. И наличием корректирующего конденсатора Ск, который приводит к спаду АЧХ в области высоких частот.

3.ФЧХ – фазово-частотная характеристика.

На частоте среза fc начальная фаза выходного сигнала меньше начальной фазы ходного сигнала на 45 градусов. Частотная зависимость комплексного коэф усил описыв выраж:

. а модуль - ФЧХ описыв.выр

При использовании ОУ с цепью ООС коэф усиления по напряжению уменьшается, но при этом увеличивается частота среза усилителя на ОУ, что обусловлено поведением АЧХ самого ОУ, поэтому произведения Кu * fc остается постоянным.

Параметры ОУ:

1.Коэф.усиления дифференциального сигнала определяется отношением выходнго напряжения к дифференциальном увходному напряжения

2.Напряжение смещения – напряжение, которое необходимо подать на вход ОУ,чтобы выходное напряжения было равно нулю.

3.Дифференциальное входное напряжение Uвх диф=Uвх1-Uвх2

4.Коэф.усиления синфазного сигнала определяется отношением выходного напряжения к синфазному входному напряжению Ku сф=Uвых/Uвх сф

5.Синфазное входное напряжение – напряжение сигнала, действующего синхронно и синфазно на обоих входах ОУ Uвх сф=(Uвх1+Uвх2)/2

6.Коэф ослабления синфазного сигнала Коос-Кu диф/Кu cф

7. Дифференциальное входное сопротивление – сопр.со стороны любого входа ОУ при подключении другого входа к общей точке схемы. Оно изменяется в пределах от нескольких килом до нескольких мегаот.

8.Синфазное входное сопротивление – сопр между общей точкой схемы и замкнутыми друг с другом входами, кот имеет величину порядка десятков мегаом.

9.Частота единичного усиления – значение частоты входного сигнала, при котором значение коэф усиления по напряжению уменьшается до оединицы.

10.Время установления – время за которое выходное напряжение нарастает от 0,1 до 0,9 от установившегося значения.

11.Скорость нарастания выходного напряжения определяется выражением и измеряется в вольтах в микросекунду.

12.Время восстановления – время необходимое для возвращения усилителя из режима насыщения по выходу в линейный режим.

Параметры идеального усилителя: Кu диф→∞, Uсм=0, Iвх=0, Rвх диф→∞, Rвых=0, f1→∞