Тема 2.2Интегральные операционныеусилители

2.2.1 Основные параметры и типы оу

Операционные усилители (ОУ) – многокаскадные усилители постоянного тока (УПТ) с дифференциальным входным каскадом, работающие с глубокой отрицательной обратной связью (ООС).

Термин операционные усилители возник в 1947 году от первоначального назначения этих усилителей для выполнения математических операций над непрерывными электрическими сигналами в аналоговых вычислительных машинах. В то время ОУ строили на электронных лампах; в настоящее время в виде полупроводниковых интегральных микросхем (ИМС), имеющих миниатюрные размеры, низкую стоимость, которые являются самыми универсальными усилительными узлами РЭО.

Рисунок 2.12

Согласно ГОСТ 2.759-82 на схемах операционный усилитель (ОУ) обозначаются прямоугольником (2.12), в верхней части которого изображаются равносторонний треугольник, указывающий

направление передачи. Оба вывода входов делают с одной стороны, как правило, слева: инвертирующий вход обозначают “o”. В прямоугольнике разграничивают дополнительные одно или 2 поля, расположенные по обе стороны от основного. На них указывают назначение дополнительных выводов ОУ, например питания, коррекции, корпуса. Для получения нулевых исходных значений входов и выходов применяют 2 источника питания, (единицы, десятки В).

Основные параметры ОУ:

Коэффициент усиления дифференциального сигналаравен отношению выходного напряжения к вызвавшему дифференциальному входному сигнала при отсутствии ОС при некотором :

Напряжение смещения показывает, какое напряжение необходимо подать на вход ОУ (0.05…0.15мВ) для того, чтобы . Это является следствием источного согласования входных транзисторов.
КОСС (коэффициент ослабления синфазного сигнала)- показывает, во сколько раз коэффициент усиления дифференциального сигнала больше коэффициента усиления синфазного входного сигнала:

дБ (на НЧ).

Чем больше КОСС, тем лучше ОУ, тем точнее он может выделить дифференциальный входной сигнал на фоне синфазной помехи.

Максимальное входное синфазное напряжение – это напряжение источника тока, приложенное к обоим входам одновременно (относительно земли), при котором КОССна переменном токе уменьшается в 2 раза (на 6 дБ)
Входное сопротивление .В зависимости от подаваемого сигнала бывает:

дифференциальное – это сопротивление со стороны любого входа, когда другой вход соединен с землёй. Составляет: десятки кОм – сотни Мом. Такое большое входное сопротивление получается за счёт входного ДУ.
синфазное – сопротивление между замкнутым выводом и землёй. Минимальное значение: десятки МОм. На несколько порядков выше, чем .

Выходное сопротивление – определяется схемой оконечного каскада ОУ (как правило, ЭП) и не превышает 100 Ом.
Температурный дрейф напряжения смещения равен отношению максимально измененного к вызвавшему его изменению температуры:

[ мкВ/ град]

Температурный дрейф является причиной температурных погрешностей устройств с ОУ.

Максимальное выходное напряжение – определяется предельным выходным напряжением ОУпри заданных и , обеспечивающих стабильную работу ОУ. Максимальное выходное напряжение на 1..5В ниже .
Максимальный выходной ток – ограничивается выходного каскада ОУ.
Потребляемая мощность – мощность, рассеиваемая ОУ при отключённой нагрузке.
Частота единичного усиления – частота входного сигнала, при котором . У интегральных ОУ = 1000 МГц.Выходное напряжение на этой частоте ниже, чем выходное напряжение при постоянном токе примерно в 30 раз.
Верхняя граничная частота (частота среза) - частота, при которой коэффициент усиления снижается в раз (на уровне 0,707). Она оценивает полосу пропускания ОУ и составляет десятки МГц.
Максимальная скорость нарастания выходного напряжения. Этот параметр указывается для широкополосных и импульсных устройств на основе ОУ. Она характеризует быстродействие ОУ в режиме большого сигнала – определяется наибольшей скоростью изменения при действии на входе импульса прямоугольной формы с амплитудой, равной :