6.2 Операционные усилители

Операционный усилитель - это многокаскадный усилитель постоянного тока с большим коэффициентом усиления, который имеет два входа: инвертирующий, неинвертирующий и один выход (рисунок 6.3). При подаче напряжения на инвертирующий вход, если неинвертирующий заземлить, напряжение на выходе будет находиться в противофазе входному напряжению (или противоположного знака, чем входное). При подаче напряжения на неинвертирующий вход, если инвертирующий заземлить, напряжение на выходе будет совпадать по фазе с входным напряжением (или знак выходного напряжения будет совпадать со знаком входного).

Рисунок 6.3 - Обозначение ОУ

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 напряжения, которые, как это показано на рис. 10, подключаются к соответствующим внешним выводам ОУ. Обычно интегральные операционные усилители работают с напряжением питания +/-15 В.

ОУ имеет два или три каскада. Структурная схема операционного усилителя показана на рисунке 6.4.

Рисунок 6.4 - Структурная схема ОУ

Первым каскадом является дифференциальный усилитель, вторым - усилитель напряжения и последним - усилитель мощности.

Для облегчения понимания назначения выводов применяется наиболее полное условное обозначение ОУ (рисунок 6.5). Символами NC обозначают выводы для подключения переменного резистора, который служит для балансировки (коррекции нуля) ОУ. К выводам, обозначенным FK, подключаются конденсаторы и резисторы, которые служат для коррекции частотной характеристики ОУ.

Рисунок 6.5 -. Условное обозначение операционнного усилителя

6.2.1 Основные параметры операционных усилителей

коэффициент усиления по напряжению . Коэффициент усиления дифференциального сигнала обычно=10⁵÷10⁷;

коэффициент ослабления дифференциального сигнала-это отношение коэффициента усиления для дифференциального сигнала к коэффициенту усиления для синфазного сигнала. Выражается в децибелах и составляет обычно 60…90 dB;

входное сопротивление. Сопротивление между входами ОУ может быть от сотен килом до нескольких сотен мегом. Для повышения входного сопротивления в первом каскаде могут использоваться полевые транзисторы;

выходное сопротивление обычно составляет десятки Ом;

входные токи смещения и - это постоянные токи, протекающие по входным шинам, при нулевом входном сигнале. В справочных данных приводятся средние значения входных токов смещения;

разность входных токов. Входные токи могут отличаться друг от друга на (10-20)%;

напряжение смещения . Численно напряжение смещения определяется как напряжение, которое необходимо приложить к входу усилителя для того, чтобы его выходное напряжение было равно нулю. Обычно бывает от единиц микровольт до десятков милливольт;

мощность (или ток) потребления;

выходной ток - максимальное значение выходного тока ОУ, при котором гарантируется его работоспособность;

скорость нарастания выходного сигнала - характеризует динамические свойства усилителя при его работе в импульсных схемах. Измеряется в вольтах/микросекунду;

частота единичного усиления - это частота, на которой коэффициент усиления =1;

температурный дрейф напряжения смещения;

температурный дрейф разности входных токов смещения ;

температурный дрейф входных токов смещения .

Кроме перечисленных выше параметров ОУ характеризуются целым рядом предельно-допустимых основных эксплуатационных параметров.