Входной ток смещения.

Для нормальной работы любого ОУ через его входы должны быть пути для протекания постоянного тока (в том или ином направлении). Эти токи называются входными токами смещения (I_в2, I_в1)

Рис.3

Токи смещения I_в1, I_в2 могут отличаться друг от друга. Поэтому значением тока смещения принято считать среднеарифметическое двух входных токов: I_в=(I_в1+ I_в2)/2. В ОУ с биполярными транзисторами на входе I_в10-⁵ А, с полевыми транзисторами на входе I_в10^-12А.

Разность двух входных токов смещения называется входным током сдвига I_сд (при этом знакI_сдможет быть любым ( + или -):I_сд=I_в1-I_в2

Обычно I_в1 I_в2. Напряжения, создаваемые ими на R₂ и R₁R_ос равны соответственно I_в2R₂ и I_в1( R₁R_ос).

Чтобы уменьшить влияние токов смещения на выходное напряжение необходимо, чтобы R₂R₁R_ос. При этом падения напряжения от токов смещения на них одинаковы и напряжение смещения минимально. Токи смещения зависят от температуры, что вызывает дрейф выходного напряжения от температуры. Температурный коэффициент тока смещения определяется:

ТК_IВ=dI_ВdТ мкА⁰С

С целью уменьшения влияния токов смещения следует ограничить верхний предел для сопротивления резисторов R₁, R₂, R_ос.

Виртуальная земля.

Точку Е в схеме на рис.3, где резисторы R₁ подключаются к инвертирующему входу, называют мнимой (виртуальной) землей. Когда коэффициент усиления напряжения стремится к бесконечности, а величина выходного напряжения имеет конечное значение, разность потенциалов между инвертирующим и неинвертирующим входами усилителя, становится пренебрежимо малой:

При малой величине входных токов потенциал заземленного неинвертирующего входа очень мал (близок к нулю), и следовательно можно написать

Таким образом, с точки зрения входного сигнала инвертирующий вход имеет тот же самый потенциал, что и неинвертирующий, который заземлен. При этом сопротивление, между инвертирующим и неинвертирующим входами, велико.

Оу с обратной связью.

Для того, чтобы повысить динамический диапазон по входу и выходу, а также расширить диапазон рабочих частот ОУ охватывает отрицательной обратной связью (ООС), для этого часть выходного напряжения подают на инвертирующий вход. Коэффициент обратной связи β определяется:

β = =

где, U_ос поступающая на инвертирующий вход часть выходного напряжения.

Для ОУ без ООС справедливы соотношения:

U_вх=U_вх1-U_вх2, U_вых=К₀ U_вх, U_вых=К₀ U_вх

А для ОУ с ООС:

U_вх= U_вх1- U^ _вх2 - U_ос =U_вх1-U^ _вх2- βU_вых

U_вых=К₀ U_вх

U_вых=K₀ (U_вх1-U_вх2- βU_вых)

U_вых(1+K₀ β)=K(U_вх1-U^_вх2)

U_вых= (U_вх1-U^_вх2)

Рис.4

K_ос= коэффициент усиления с ООС

Обычно K₀β1

U_вых= (U_вх1-U^_вх2) K_ос ==1+

Для неинвертирующего ОУ при U^_вх2=0, тогда входной сигнал U_вх1 передается на выход с усилением

1+ =К_{ос н}

Для инвертирующего ОУ при U_вх1=0 и учитывая, что U_вх2 проходит через делитель, и U^_вх2 равен только части U_вх2 , имеем:

U_вых.=

K _{ос инв}= -

Неинвертирующий усилитель.

Рис.5.

На рис.5 представлена схема неинвертирующего усилителя постоянного тока. Для усилителя на ОУ необходимо, чтобы между входами и землей должны быть пути для протекания постоянных токов. Резистор R₂ в этой схеме нужен для того, чтобы обеспечить равенство сопротивлений между каждым из входов и землей.

R₂=R_ос*R₁/(R_ос+R₁).

Если выходное сопротивление источника сигнала сравнимо с R₂, то его значение следует вычесть из R₂. На первый взгляд может показаться, что включение резистора R₂ последовательно с источником сигнала приведет к значительному ослаблению сигнала, но это не так, поскольку сам усилитель обладает большим входным сопротивлением, таким образом, потери сигнала на сопротивлении R₂ будут пренебрежимо малы.

К_неин =(R_ос+R₁)/

Сопротивление R₂ выбирают из условия уменьшения влияния токов смещения на выходное напряжение. Для этого R₂ ≈ R₁ || R_ос При этом падения напряжения от токов смещения приблизительно одинаковые и напряжение смещения, вызываемое ими минимально.

В неинвертирующей схеме имеет место последовательная обратная по напряжению, при этом входное сопротивление схемы увеличивается в (1+К₀β) раз и равно