6.2.4 Классификация оу

Операционный усилитель по существу является идеальным усилительным элементом и составляет основу всей аналоговой электроники. Это стало возможным в результате достижений современной микроэлектроники, позволившей реализовать достаточно сложную структуру ОУ в интегральном исполнении на одном кристалле, и наладить массовый выпуск подобных устройств.

Операционные усилители представляют собой усилители постоянного тока с низкими значениями напряжения смещения нуля, входных токов и с высоким коэффициентом усиления. По размерам и цене они практически не отличаются от отдельного транзистора. В то же время преобразование сигнала схемой на ОУ почти исключительно определяется свойствами цепей обратных связей усилителя и отличается высокой стабильностью и воспроизводимостью. Кроме того, благодаря практически идеальным характеристикам ОУ реализация различных электронных схем на их основе оказывается значительно проще, чем на отдельных транзисторах. Поэтому операционные усилители почти полностью вытеснили отдельные транзисторы в качестве элементов схем во многих областях аналоговой схемотехники.

В качестве источника питания ОУ используют двухполярный источник напряжения (+Uп, -Uп). Средний вывод этого источника, как правило, является общей шиной для входных и выходных сигналов и в большинстве случаев не подключается к ОУ. В реальных ОУ напряжение питания лежит в диапазоне ±3 В...±18 В. Использование источника питания со средней точкой предполагает возможность изменения не только уровня, но и полярности как входного, так и выходного напряжений ОУ.

Все операционные усилители имеют либо внутреннюю коррекцию АЧХ, либо внешнюю. В последнем случае к выводам ОУ подключаются внешние пассивные элементы, в качестве которых используются резисторы и емкости. Некоторые ОУ имеют защиту от короткого замыкания.

В соответствии с ГОСТ 4.465-86 все ОУ делятся на следующие группы по совокупности их параметров и назначению:

Универсальные или ОУ общего применения используются для построения узлов аппаратуры, имеющих суммарную приведенную погрешность на уровне 1 %. Они характеризуются относительно малой стоимостью и средним уровнем параметров (напряжение смещения- единицы милливольт, температурный дрейф- десятки мкВ/°С, коэффициент усиления- десятки тысяч, скорость нарастания выходного напряжения- от десятых долей до единиц вольт/микросекунд).

Прецизионные (высокоточные) операционные усилители используются для усиления малых сигналов и характеризуются малыми значениями напряжения смещения и его температурным дрейфом, большими коэффициентами усиления и высоким коэффициентом подавления синфазного сигнала, большим входным сопротивлением и низким уровнем шумов. Их основные параметры: напряжения смещения<250 мкВ; температурный дрейф< 5 мкВ/°С; коэффициент усиления>200 тыс. Прецизионные ОУ строятся обычно на принципе модуляции - демодуляции. Например, ОУ К140УД21, К140У24 и др.

Мощные и высоковольтные ОУ - усилители с выходными каскадами, построенными на мощных высоковольтных элементах. Выходной ток≥100 мА, выходное напряжение≥15 В. К таким ОУ относятся К157УД1, К1408УД1, К1422УД1 и др.

Быстродействующие ОУ. Они характеризуются высокой скоростью нарастания выходного сигнала, малым временем установления, высокой частотой единичного усиления. Для таких ОУ обычно:≥ 50 В/мкс,≥1МГц.

Быстродействующие усилители склонны к самовозбуждению, поэтому для предотвращения генерации в схеме необходимо уменьшить паразитную емкость между выходом ОУ и его входами. Для уменьшения указанной паразитной емкости применяют специальные внешние цепи коррекции, состав которых зависит от задачи, которую решают ОУ. К быстродействующим ОУ относятся ИС: К140УД10, К140УД11, К544УД2, К574УД2.

Микромощные ОУ отличаются минимальными потребляемыми мощностями. Потребляемый ток иногда можно регулировать с помощью внешнего резистора, поэтому такие ОУ иногда называются программируемыми. Микромощные ОУ широко используются в автономной аппаратуре, где важнейшим параметром является минимальная потребляемая мощность. К таким ОУ относятся ИС: К140УД12, К153УД4, К1401УДЗ.

Многоканальные ОУ представляют собой несколько ОУ (обычно 2 или 4), размещенных в одном корпусе. Применяются для снижения массогабаритных показателей. Например, К140УД20, К1401УД1, К1407УД2.

Особую группу операционных усилителей составляют ОУ с большим входным сопротивлением. Их входное сопротивление превышает десятки мегом. У таких ОУ в первом каскаде используются полевые транзисторы, например, ОУ К140УД8, К544УД2 и др. Операционные усилители в настоящее время являются основными элементами для построения аналоговых и импульсных схем.