Ю.А. Никитин
Курс СТУ
Тема 1 Общие сведения об оу. История
Наряду с транзисторными усилителями в современной схемотехнике широко применяют операционные усилители (ОУ). В самом начале своего развития они предназначались для аналогового моделирования дифференциальных уравнений и реализации операций сложения и вычитания сигналов, умножения и деления, интегрирования и дифференцирования, логарифмирования и антилогарифмирования (потенцирования).
Операционный усилитель изначально был спроектирован для выполнения математических операций (отсюда его первоначальное название – решающий), путём использования напряжения как аналоговой величины. Такой подход лежит в основе аналоговых компьютеров, в которых ОУ использовались для моделирования базовых математических операций. Однако идеальный ОУ является многофункциональным схемотехническим решением, он имеет множество применений помимо осуществления математических операций. Реальные ОУ на транзисторах, электронных лампах или других активных компонентах, выполненные в виде дискретных или интегральных схем, являются приближением к идеальным.
Первый ламповый ОУ K2W был разработан в 1942 году Л. Джули (США). Это был усилитель постоянного тока с симметричным (дифференциальным) входом и значительным собственным коэффициентом усиления (более 1000). Он содержал два двойных электровакуумных триода.
Первые операционные усилители на транзисторах появились в продаже в 1959 году. Р. Малтер (США) разработал ОУ Р2, включавший семь германиевых транзисторов и варикапный мостик.
Требования к увеличению надежности, улучшению характеристик, снижению стоимости и размеров способствовали развитию интегральных микросхем, которые были изобретены в лаборатории фирмы Texas Instruments (США) в 1958 г.
В 1963 Роберт Видлар, инженер компании Fairchild Semiconductor, спроектировал первый интегральный ОУ — μA702. При цене в 300 долларов прибор, содержавший 9 транзисторов использовался только в военных применениях. Первый доступный интегральный ОУ, μA709, также спроектированный Видларом, был выпущен в 1965г.; вскоре после выпуска его цена упала ниже 10 долларов, что было всё ещё слишком дорого для бытового применения, но вполне доступно для массовой промышленной электроники и автоматики.
В 1967 фирма National Semiconductor (ныне отделение компании Texas Instruments), куда перешёл работать Видлар, выпустила LM101, а в 1968 компания Fairchild выпустила практически идентичный μA741 — первый ОУ со встроенной частотной коррекцией. ОУ LM101 и μA741 были более стабильны и просты в использовании, чем их предшественники. Многие производители до сих пор выпускают версии этого классического чипа (их можно узнать по числу «741» в наименовании).
Операционный усилитель (оу) и его обозначение
ОУ – это аналоговая интегральная схема, на выходе которой формируется напряжение UВЫХ, которое по величине и знаку равно усиленной разности между двумя входными напряжениями UВХ+ и UВХ–. ОУ на схемах обозначают треугольником с двумя сигнальными входами p (positive или +) и n (negative или –) и одним выходом – рис.1.1. Дополнительно на схеме могут обозначаться выводы питания ОУ – положительной и отрицательной полярности, выводы частотной коррекции и балансировки нуля.
Усилители с парафазным выходом применяются реже, в основном для преобразования несимметричного входного сигнала в симметричный относительно общего провода (земли), удобного для подачи на вход АЦП.
Чтобы обеспечить возможность работы операционного усилителя как с положительными, так и с отрицательными входными сигналами, следует использовать двухполярное питающее напряжение. Для этого нужно предусмотреть два источника постоянного тока, которые, как это показано на рис. 1.1, подключаются к соответствующим внешним выводам ОУ. Обычно интегральные операционные усилители работают с напряжением питания от +/-1,5В до +/-15В. В дальнейшем, рассматривая схемы на ОУ, мы, как правило, не будем указывать выводы питания.
