20. Операционные усилители. Параметры, характеристики.
Операционный усилитель (ОУ) – это высококачественный усилитель, выполненный в виде полупроводниковой интегральной схемы, предназначенный для усиления как постоянных, так и переменных сигналов. он предназначен для усиления напряжения или мощности входного сигнала. свойства и параметры операционного усилителя определяются преимущественно параметрами цепи обратной связи. Операционные усилители выполняют по схеме усилителей постоянного тока с нулевыми значениями входного напряжения смещения нуля и выходного напряжения. Они характеризуются также большим коэффициентом усиления, высоким входным и низким выходным сопротивлениями.
условное графическое обозначение ОУ.
Показанный усилитель имеет один выходной
вывод и два входных. Знак
характеризует усиление. Вход, напряжение
на котором сдвинуто по фазе на 180°
относительно выходного напряжения,
называется инвертирующим и на схеме
обозначается знаком «-» или знаком
инверсии ○, а вход, напряжение на котором
совпадает по фазе с выходным напряжением
– неинвертирующим и обозначается знаком
«+», хотя обычно этот знак опускают.
Подключение
ОУ к внешним цепям
Передаточные (амплитудные) характеристики ОУ представляют собой две кривые, соответствующие инвертирующему и неинвертирующему входам.
Частотные характеристики ОУ. Вследствие наличия паразитных емкостей и многокаскадной структуры ОУ по своим свойствам аналогичен фильтру нижних частот высокого порядка.
АЧХ
и ФЧХ ОУ с полной частотной коррекцией
и без нее
К статическим относятся характеристики, определяющие работу ОУ в установившемся режиме:
коэффициент усиления по напряжению К = ΔUВЫХ /ΔUВХ;
напряжение смещения UСМ – это напряжение, которое нужно приложить ко входу ОУ, чтобы сделать UВЫХ = 0;
входные токи IВХ+ и IВХ- – это токи, протекающие через входные цепи ОУ;
разность входных токов ΔIВХ- = IВХ+ – IВХ-;
температурный коэффициент напряжения смещения ΔUСМ/ΔТ;
температурный коэффициент разности входных токов ΔΔIВХ/ΔТ;
коэффициент ослабления синфазного сигнала КОСС – это отношение коэффициента усиления дифференциального сигнала к коэффициенту усиления синфазного сигнала КОСС = КДИФ /КСФ;
максимальный выходной ток IВЫХ мах.
Динамические характеристики ОУ описываются обычно двумя параметрами: предельной частотой (частотой единичного усиления) ƒПР = ƒ1 и максимальной скоростью нарастания выходного напряжения VUВЫХ мах.
Идеальный операционный усилитель имеет следующие характеристики:
входной импеданс (для дифференциального и синфазного входного сигнала) равен бесконечности, а входные токи – нулю;
выходной импеданс (при разомкнутой ОС) равен нулю;
коэффициент усиления по напряжению равен бесконечности;
коэффициент усиления синфазного входного сигнала равен нулю;
выходное напряжение равно нулю, когда напряжение на обоих входах одинаково (напряжение сдвига равно нулю);
выходное напряжение может изменяться мгновенно (бесконечная скорость нарастания и бесконечная частота единичного усиления).