Лекція11 Тема 11.1 «операційні підсилювачі»

Операційний підсилювач (ОП) - це підсилювач з великим коефіцієнтом підсилення (декілька тисяч або десятків тисяч) і безпосередніми зв'язками, який застосовується в основному в якості активного елемента в схемах із зворотними зв'язками.

При достатньому коефіцієнті підсилення операційного підсилювача по напрузі передатна характеристика устрою разом із ланцюгами зворотнього зв'язку є функцією тільки параметрів ланцюгів зворотного зв'язку, що не залежать від підсилювача.

Крім виконання за допомогою ОП традиційних математичних операцій, таких як підсумовування, вирахування, інтегрування і диференціювання, на ОП реалізують усілякі підсилювачі постійного струму, підсилювачі перемінної напруги і струму, логарифмічні підсилювачі, відео підсилювачі, підсилювачі - обмежувачі, повторювачі напруг (буферні схеми), активні фільтри, модулятори (амплітудні, частотні, широтно - імпульсні) і демодулятори, аналогові помножувачі і дільники, функціональні перетворювачі, компаратори, генератори гармонійних коливань, що чекають мультивібратори, формувачі напруг, схеми затримок, цифро - аналогові й аналого-цифрові перетворювачі й ін.

Серійно випускається велика розманітність операційних підсилювачів:

К 140, К 157, К 553, К 574, і ін

Операційний підсилювач тим точніше буде реалізовувати задану для нього конкретною схемою умикання функцію, чим ближче його параметри будуть наближатися до параметрів ідеального операційного підсилювача.

Ідеальний операційний підсилювач характеризується такими властивостями електричних параметрів:

- напруга зсуву 0 В;

- напруга виходу 0 В при напрузі входу 0 В;

- температурний дрейф напруги зсуву 0 В / град. Цельсія;

- вхідний струм 0 А;

- вхідний опір Ом;

- синфазне вхідна напруга - повний діапазон напруги живлення;

- диференціальна напруга на вході - різниця напруги живлення;

- коефіцієнт посилення по напрузі;

- коефіцієнт ослаблення синфазного сигналу, дб;

- смуга одиничного посилення, Гц;

- смуга пропускання по повній потужності, Гц

- швидкість наростання вихідної напруги, В/с;

- час наростання вихідної напруги 0 с;

- вихідний тік визначається можливостями джерел живлення;

- вихідний опір 0 Ом;

- споживаний струм 0 А;

Реально ідеальних ОП не існує!

Дуже поширені так називаємі ОП загального призначення, що володіють з погляду похибок внесених ОП при реалізації різноманітних функцій властивостями, близькими до ідеального.

Інтегральні ОП майже завжди конструюються по структурній схемі мал. а з невеличкими відхиленнями, наприклад, може бути три каскади посилення напруги, може не бути схеми захисту виходу від коротких замикань. Звичайно ОП містить два диференціальні підсилювальних каскади, каскад зсуву напруги (схема зниження рівня) і вихідний каскад. Зсув напруги необхідно здійснювати для того, щоб у вихідному стані напруги на входах і виходах ОП були однаковими. Це дозволяє охопити ОП зовнішніми зворотними зв'язками, не турбуючись додатково про узгодження рівнів постійної напруги.

Мал. а. Структурна схема операційного підсилювача.

На принципових схемах ОП звичайно зображується у вигляді трикутника з позначенням двох входів і одного виходу.

Як правило, операційні підсилювачі мають два входи й один вихід мал. б.

Мал. б. Умовне позначення операційного підсилювача

Знак плюс означає, що вихідна напруга співпадає по фазі з напругою, поданим на даний вхід, цей вхід називають не інвертуючим. Або вхід ОП, збільшення напруги на який призводить до збільшення напруги на виході - називають не інвертуючим і позначають “+”.

Знак мінус говорить про те, що вихідна напруга ОП протилежна за знаком напрузі, що подана на цей вхід.

Вихідна напруга позитивної і негативної полярності забезпечується при живленні ОП від різно полярних джерел живленні + U дж і – U дж. Для одержання симетричного нульового рівня вихідної напруги необхідно здійснювати від рівних по розміру різнополярних джерел живлення.