5. Найважливіші показники операційних підсилювачів

Параметри ОП розподіляють на декілька груп: вхідні, вихідні, підсилювальні, енергетичні, дрейфові, шумові та швидкісні. Крім того, реальні ОП мають ряд особливих характеристик, які є наслідком відхилення схемотехніки та конструкції від ідеальних. Наприклад, зміна напруг живлення викликає дрейф нуля; параметри змінюються з плином часу. Повний перелік параметрів наводиться в довідниках, що дозволяє порівняти ряд ОП різних виробників та оцінити доцільність використання ОП для побудови конкретного функціонального приладу обробки електричних сигналів.

Основні параметри, які характеризують якість ОП, поділяють на відносні і такі, що мають розмірність напруги, струму, потужності та частоти.

Основні відносні параметри такі: коефіцієнт підсилення напруги K_U (відношення вихідної напруги ОП до вхідної напруги); коефіцієнт підсилення потужності K_Р (відношення вихідної потужності ОП до вхідної потужності); коефіцієнт ослаблення синфазних вхідних напруг K_ос.сф (відношення коефіцієнта підсилення напруги ОП до коефіцієнта підсилення синфазних вхідних напруг).

Параметри, що мають розмірність напруги, струму або потужності, такі: максимальна вхідна напруга U_вх.max (найбільша вхідна напруга, при якій вихідна напруга відповідає заданій); мінімальна вхідна напруга U_вх.mix (найменша вхідна напруга, при якій вихідна напруга відповідає заданій); максимальна вихідна напруга U_вих.max (найбільша вихідна напруга, при якій зміни параметрів ОП відповідають заданим); напруга джерела живлення ОП Е_С; струм споживання I_сп (струм, що споживає ОП від джерел живлення у заданому режимі); потужність споживання Р_сп (потужність, що її споживає ОП від джерел живлення в заданому режимі).

Параметри, що характеризують частотні властивості ОП, такі: нижня гранична частота f_н, верхня гранична частота f_в смуги пропускання – найменша (найбільша) частота, на якій коефіцієнт підсилення зменшується на 3 дБ від значення на заданій частоті; смуга пропускання f (діапазон частот між верхньою і нижньою граничними частотами ОП).

Швидкодія ОП визначається різними способами і відображається декількома взаємопов’язаними частотними характеристиками (ЧХ), а також імпульсними та часовими параметрами. Найчастіше використовують п’ять таких залежностей: малосигнальну ЧХ для коефіцієнта підсилення, ЧХ для максимальної амплітуди неспотвореного сигналу (ЧХ повної потужності сигналу), швидкість відгуку підсилювача (ρ), тривалість установлення вихідного сигналу (t_уст) та тривалість відновлювання після перенавантажень (t_від).

Найбільш універсальною та простою характеристикою швидкодії ОП є його швидкість відгуку, яка визначається швидкістю наростання вихідного сигналу ρ = ΔU_вих/Δt. Для визначання цього параметра на вхід ОП подається великий стрибок сигналу і фіксується швидкість наростання вихідного сигналу. Для цього можна скористатися також синусоїдальним сигналом підвищеної частоти та надлишкової амплітуди. У цьому випадку на виході вимірюється швидкість наростання спотворених імпульсів. Швидкість наростання вихідного сигналу суттєво відрізняється при вмиканні ОП за інвертувальною та неінвертувальною схемами.

В

Рис.11.7

икористовуючи ОП в імпульсних пристроях, необхідно знати тривалість установлення t_уст вихідного сигналу, а також тривалість відновлення підсилювальних властивостей після перенавантаження (t_від) підсилювача вхідним сигналом. Осцилограма вихідного відгуку при подачі на вхід східчастого сигналу показано на рис. 11.7.

Рис. 11.7. Визначення часових параметрів ОП: а – вхідний сигнал; б – осцилограма вихідного сигналу

Відрізок часу t₁ – t₀  це тривалість вмикання підсилювача, за час t₂ – t₁ вихідний сигнал наростає зі швидкістю ρ до кінцевого рівня U_вих. Якщо вихідний сигнал має викид, який закінчується в момент t₃, то тривалість t₃ – t₂ визначає тривалість відновлення ОП. В момент часу t_уст вихідний сигнал входить в необхідну зону похибки ±ΔU_вих і вважається усталеним.

Для узгодження ОП з джерелом підсилюваного сигналу і навантаженням велике значення мають такі параметри підсилювача, як вхідний опір R_вх (вихідний опір R_вих ) – опір з боку входу (виходу) ОП відносно загального виводу.