Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Дудников 2 часть Ав. эл..doc
Скачиваний:
3
Добавлен:
01.03.2025
Размер:
4.62 Mб
Скачать

Операционные усилители

В таблице классификации операционный усилитель (ОУ) относится к усилителям постоянного тока с большим коэффициентом усиления. Он имеет дифференциальный вход (два входных вывода) и один общий выход (рисунок 38).

Н

Один вход ОУ (Uвх.н, «+») называется неинвертирующим а второй (Uвх.и, «−») – инвертирующим. При подаче сигнала на неинвертирующий вход приращение выходного сигнала совпадает по знаку (фазе) с приращением входного сигнала. Если же сигнал подан на инвертирующий вход, то приращение выходного сигнала имеет обратный знак по сравнению с приращением входного сигнала. Инвертирующий вход часто используется для введения в ОУ внешней ООС.

азвание «операционный усилитель» связано с первоначальным их применением для выполнения различных операций над аналоговыми величинами (суммирование, интегрирование, дифференцирование и другие). В настоящее время ОУ применяются в устройствах генерации сигналов синусоидальной и импульсной форм, в стабилизаторах напряжения. Идеальный ОУ имеет KU, стремящийся к бесконечности (у реальных ОУ он обычно превышает 105), обладает большим входным (106 Ом) и малым выходным (доли ом) сопротивлениями.

Рисунок 38– Условное изображение

операционного усилителя

инвертирующий вход, то приращение выходного сигнала имеет обратный знак по сравнению с приращением входного сигнала. Инвертирующий вход часто используется для введения в ОУ внешней ООС.

Основу ОУ составляет дифференциальный каскад, который используется в качестве выходного каскада усилителя. Выходным каскадом ОУ обычно является эмиттерный повторитель (ЭП), который обеспечивает нагрузочную способность всей схемы. Так как = 1, то необходимое значение обеспечивается подключением дополнительных каскадов между дифференциальным каскадом и ЭП. В зависимости от количества используемых каскадов ОУ подразделяются на 2- и 3-каскадные. В 3-каскадных ОУ входной дифференциальный каскад обычно выполняют с резистивными нагрузками, а в 2-каскадных – с динамическими нагрузками.

Для иллюстрации рассмотрим принципиальную схему простейшего

3-каскадного ОУ (микросхема 140УД1). Питание схемы (рисунок 39) осуществляется от двух источников + EК1 и – EК2 с одинаковым напряжением, имеющих общую точку, модуль EК1 равен модулю EК2. Входной каскад выполнен на транзисторах 1, VT2 по дифференциальной схеме и связан со вторым каскадом (транзисторы 5, 6).

Рисунок 39 – Принципиальная схема 3-каскадного ОУ

Резистор в цепи коллектора 5 отсутствует, так как выходной сигнал 2-го каскада снимается только с коллектора 6. R5 = RЭ стабилизирует суммарный ток IЭ 5 и 6. Таким образом, падение напряжения на R5 от протекания тока IЭ обоих транзисторов повышает потенциал их эмиттеров, что необходимо для

непосредственной связи баз транзисторов с выходами предыдущего каскада.

Третий усилительный каскад выполнен на 7, 8 и связан с 9. Если 1-й и 2-й каскады были включены по дифференциальной схеме, то 3-й каскад представляет собой входной делитель ЭП.

Управление транзистором 7 производится по цепи базы выходным сигналом 2-го каскада, а управление транзистором 8 – по цепи эмиттера напряжением на R12, которое создается при протекании через этот резистор IЭ 9. 8 входит в контур «+» обратной связи, позволяющий обеспечить высокий коэффициент усиления 3-го каскада. Совместное действие 7, 8 направлено либо на увеличение, либо на уменьшение (в зависимости от сигнала на входе 6) входного напряжения эмиттерного повторителя, т. е. потенциала ЕК2 базы 9 относительно шины. Повышение напряжения на базе 9 обусловлено уменьшением сопротивления постоянному току 7 и увеличением сопротивления 8 и наоборот.