31. Операционные усилители.(оу)

ОУ – усил-ль, с помощью к-го можно строить узлы аппаратуры с пар-ми практически зависящими только от свойств цепи ООС(отрицательной обратной связи), подключенной к ОУ. Операционными они названы потому, что первоначально использовались главным образом для выполнения разл-ых матем-их операций над аналоговыми величинами (сложение и т.п.) в аналоговых выч машинах. В наст-ее время осн-е назначение ОУ – это построение схем с фиксированным К_u и точно синтезированной передаточной хар-кой. ОУ исп-ся для построения стабилизаторов напряжения, генераторов аналогового и импульсного сигнала, активных фильтров, масштабирующих, логариф-щих, диффер-щих, интегрир-щих и др усилителей. ОУ общего назначения могут использоваться примерно в 150 схемах включения. Основной ОУ явл УПТ(усилитель постоянного тока) с верхним каскадом усиления по диф-ой схеме. ОУ имеют 2 входа: неинвертир-ий и инвертирующий. Эти названия обус-ловлены соотношениями знаков приращения вх-ых и вых-ых сигналов. Промежуточные каскады усиления как правило также строятся по балансной схеме и предназначены для получения большого К_u. Вых-ой каскад согласует большое R_вых каскадов усиления с низкоомной нагрузкой. Обычно он вып-ся по 2-х тактной схеме. ОУ получает питание от 2-х симметричных источников, обеспечивающих одинак-ую по величине положит-ую и отриц-ую амплитуды U_вых. Условное графическое обозначение(УГО):

треугольники в УГО обращены одной из вершин вправо, что символизирует направление передачи сигнала.

32. Основные хар-ки и пар-ры оу(Операционный усилитель).

ОУ хар-ются усилительными, вх-ми, вых-ми, энегретическими, дрейфивыми, частотными и скоростными пар-рами и хар-ками. Амплитудная хар-ка – это зависимость величины вых-го сигнала от вел-ны вх-го. Ее представляют в виде 2-х кривых, отклоняющихся к инвертирующему и неинвер-му входам. Хар-ки снимают при подаче сигнала на один из входов при нулевом сигнале на другом. Рисунок далее. Наклонным уч-кам соотв-ет пропорциональная зав-сть U_вых от U_вх. Угол наклона опр-ся коэф-ом усиления К_U=dU_вых/dU_вх знач-е к-го может достигать 10⁵…10⁶. Гориз-ые уч-ки соотв-ют полностью насыщенному или закрытому состоянию тр-ров вых-го каскада. Уровни напряжений U⁺_выхm,U^-_выхm – явл-ся пар-ми ОУ и близки к напряж-ю источников питания. Состояние, когда U_вых=0 при U_вх=0 нах-ся балансом ОУ. Для реальных ОУ при U_вх=0, U_вых≠0. Вх-ое напряж-ие U_см.о при к-ом U_вых=0 наз-ся напряж-ем смещения нуля. Оно м/б любой полярности и опр-ся разбросом пар-ров элем-ов диф-го усилителя ОУ

Наличие конечного R_вх у ОУ опр-ет протекание I_вх. R_вх и I_вх явл-ся пар-ми ОУ. Для защиты ОУ м/у его входами включают встречно-параллельно 2 диода:

U_дф, U_сф – это max синфазное напряж-е - это напряж-е одинаковой фазы на входах относ-но общей шины. Вых-ми пар-рами ОУ кроме U⁺_выхm явл R_вых и I_выхm. Малое R_вых ОУ достигается использованием эммит-ых повторителей на его выходе, а I_выхm опр-ся допустимым коллек-ым током вых-го каскада ОУ. Энегретическими пар-ми явл max-ый потребляемый I_потр и суммарная потребляемая мощность от обоих ист-ков питания Р_потр. К частотным хар-кам и пар-рам относ-ся АЧХ(амперно-частотная характеристика), f_среза, f₁, f_вп (верхнего пропускания). АЧХ имеет спадающий хар-р в обл-ти 1

ВЧ(высокочастотная), начиная от частоты среза f_ср. Спад-ая АЧХ обусловлена частотной зав-тью пар-ров паразитными емкостями схемы ОУ. Частота f₁ при к-ой К_U=1 наз-ся частотой единичного усил-я. По граничной частоте f_вп оценивают полосу пропускания частот усил-я, составляющую для совр-ых ОУ десятки мГц. Динамическими пар-ми ОУ явл-ся скорость распространения U_вых, скорость отклона и время установления U_вых. Они опред-ся по реакции ОУ на воздействие скачка напряж-я на его входе. Скорость наростания U_вых V_Uвых=∆U/∆t и опр-ся на уч-ке увеличения

U_вых от уровня 0,1 до 0,9 установившегося знач-я. Время установления t_уст – это интервал времени в течение к-го U_вых изм-ся от 0,1 до 0,9 установившегося значения. Для совр ОУ V_Uвых=0,1-800В/мкс, а t_уст=0,05-2мкс. Высокие качественные показатели совр-ых ОУ позволяют при анализе схем считать, что у ОУ: К_u→∞; К_i→∞; R_вх→∞; R_вых→0.