4.4.7. Разновидности оу

Благодаря непрерывному совершенствованию технологии производства и развитию схемотехники ОУ, значительно улучшено их качество. Очень сильно увеличены дифференциальный коэффициент усиления K_д (до 10⁶ и более), коэффициент подавления синфазного сигнала K_ООСС (до 120 дБ и более). Значительно увеличены частота единичного усиления f₁ (более 30 МГц), быстродействие U_v (скорость нарастания выходного напряжения, до 500 В/мкс) и входное дифференциальное сопротивление R_вх.д (до 10⁹Ом).Значительно уменьшены входные токи I_вх и разность входных токов I_вх (достигнут уровень I_вх в десятые доли нА).Обеспечена эффективная защита выходных каскадов ОУ от перегрузки и короткого замыкания. В современных ОУ широко используются супер-β-транзисторы (β>5000), полевые и биполярные транзисторы. Для иллюстрации упомянутых выше достижений в табл. 4.1 приведены паспортные данные некоторых отечественных ОУ, дающие представление о качестве ОУ. Там же указаны параметры "идеального" ОУ, чтобы можно было оценить степень приближения реальных ОУ к идеальному. Во многих случаях применения ОУ требуется включение так называемых навесных компонентов (резисторов, конденсаторов и др.). В справочниках, кроме параметров, даются типовые схемы включения ОУ, на которых приводятся сведения о навесных компонентах.

В зависимости от назначения параметры ОУ существенно различаются. При практическом применении ОУ подразделяются на группы, существенно отличающиеся параметрами. В табл. 4.1 ОУ размещены по группам:

1. ОУ общего применения (универсальные) характеризуются средними значениями параметров по сравнению с максимально достигнутым уровнем и суммарной погрешностью в пределах единиц процентов. Это самая многочисленная группа. ОУ этой группы широко используются в усилительных устройствах любого назначения (УВЧ, УНЧ, УПТ и др.), в генераторах сигналов различной формы, преобразователях, стабилизаторах, активных фильтрах и др.

Следует отметить, что требование улучшения параметров ОУ противоречивы: улучшение одного параметра ведет к ухудшению другого. Например, увеличение коэффициента усиления K_д ведет к ухудшению частотных свойств (к уменьшению f₁). ОУ общего применения отличаются средним значением всех параметров.

2. Прецизионные (инструментальные) ОУ характеризуются очень большим значением коэффициентов K_д (более 10⁶), K_ООСС (более 120дБ), низким уровнем шума, очень малым смещением нуля U_см.0 (до 5 мкВ), пренебрежимо малым дрейфом основных параметров (дрейф смещения нуля U_см.0 достигает 0,05 мкВ/град) и средней погрешностью не более долей процента. Одни из самых высоких значений указанных параметров имеет ОУ типа К140УД24. Его параметры уже мало отличаются от параметров идеального ОУ. Для ОУ этой группы характерно низкое быстродействие (малые f₁ и U_v). Основное назначение прецизионных ОУ – усиление без искажений очень слабых электрических сигналов датчиков, сопровождаемых значительным уровнем синфазных, температурных и других помех. Часть ОУ этой группы выполнена по схеме с двойным преобразователем сигнала, когда слабый сигнал постоянного тока преобразуется (модулируется) в переменный, усиливается усилителем переменного тока, а затем снова преобразуется (демодулируется) в постоянный. Этот процесс и ОУ сокращенно обозначают МДМ (модуляция-демодуляция). Двойное преобразование сигнала применялось и в дискретных УПТ. В табл.4.1 это ОУ типа К140УД13, К140УД24.

3. Быстродействующие ОУ обеспечивают скорость нарастания выходного напряжения более 20 – 50 В/мкс. Для повышения быстродействия в ОУ вводят дополнительный высокочастотный (ВЧ) канал, максимально сокращают число каскадов – до двух (а ОУ типа К154УД3 состоит из одного каскада (ДУ)), используют преимущественно высококачественные биполярные n-p-n- и n-канальные МОП-транзисторы, широко используют каскодное включение транзисторов и глубокие ООС. Эти ОУ потребляют значительно большую мощность от источника питания, чем ОУ первой группы. По основным показателям (кроме f₁ и U_v) быстодействующие ОУ уступают ОУ первой группы.

4. Микромощные ОУ могут работать в микрорежиме, который характеризуется либо малым током потребления (единицы, десятки мкА), либо малым напряжением источника питания (около 1 В), либо и тем и другим одновременно. Микромощные ОУ применяются в малогабаритной аппаратуре, в том числе с батарейным питанием, часто работающей в режиме ожидания. Как правило, это программируемые (управляемые) ОУ, могущие работать как в микрорежиме, так и в режиме ОУ общего применения. В микрорежим они переводятся путем уменьшения тока управления I_упр (см. рис. 4.20) до единиц мкА. Напряжение источников питания таких ОУ может изменяться в широких пределах ( 1 В ... 15 В).

5. Мощные ОУ имеют повышенную величину выходного тока (до 1 А и более) при питании от источника с напряжением 15 В (К157УД1) или повышенное напряжение источника питания (до 30 В) с выходным током до 0,1 А (К1408УД1).