1.3. Параметры оу

Рассмотрим эквивалентную схему ОУ для низких частот (рис. 1.1).

Входной каскад ОУ выполнен в виде дифференциального усилителя, поэтому ОУ имеет два входа. Все напряжения отсчитываются относительно общего провода – «земли». Разность напряжений на входе - называют дифференциальным входным сигналом, а их полусумму ( + )/2 – синфазным входным сигналом. Реальные ОУ бывают двухкаскадные и трёхкаскадные.

Для обеспечения работы ОУ с положительными и отрицательными входными сигналами следует использовать двухполярное питающее напряжение, которое у совремённых ОУ лежит в пределах В.

В действительности, не существует идеальных ОУ и для оценки их качества, существует ряд технических характеристик усилителей. Рассмотрим основные из них.

Дифференциальный коэффициент усиления А_ОУ

.

Этот параметр имеет конечную величину, которая лежит в пределах 10³…10⁶.

Н апряжение смещения U_см – дифференциальное входное напряжение, при котором выходное напряжение равно нулю. Максимальное по модулю напряжение смещения для ОУ, входы которого реализованы на биполярных транзисторах, составляет 3…10 мВ, на полевых транзисторах – 30…100 мВ.

Средний входной ток i_вх – среднеарифметическое значение токов входов усилителя, измеренное при таком U_вх, при котором U_вых = 0. Средний входной ток для ОУ, входы которого реализованы на биполярных транзисторах, составляет 0,01…1 мА, на полевых транзисторах – приблизительно 1 нА.

Разность входных токов i_вх – абсолютное значение разности входных токов, измеренное при U_вых = 0. Этот параметр характеризует асимметрию входного каскада, его значение обычно составляет 20…50% от силы входного тока.

Входное сопротивление Z_вх – сопротивление одного из входов ОУ при подключении второго к «земле». Значение этого параметра ОУ обычно составляет 10³…10⁶ Ом и более.

Входное сопротивление для синфазного сигнала Z_сф – отношение приращения синфазного сигнала к приращению среднего тока ОУ. Значение этого параметра ОУ обычно составляет 10…100  .

Коэффициент ослабления синфазного сигнала М_сф – отношение коэффициента усиления ОУ к коэффициенту передачи синфазного сигнала. На практике для определения коэффициента ослабления синфазного сигнала часто используют логарифмическую меру . Значение этого параметра ОУ обычно составляет 10…100 дБ.

Выходное сопротивление ОУ Z_вых – сопротивление выхода ОУ. Значение этого параметра ОУ обычно составляет 10…1000 Ом.

1.3.1. Обратная связь

Рассмотрим принцип введения обратной связи для ОУ (рис. 1.2).

Н а схеме показано, что часть выходного напряжения возвращается через цепь обратной связи на вход ОУ. Если напряжение обратной связи вычитается из входного напряжения, обратная связь называется отрицательной, если же оно суммируется с входным напряжением – положительной.

Пусть на неинвертирующий вход ОУ, имеющего коэффициент усиления , подано напряжение , ОУ охвачен отрицательной обратной связью с коэффициентом усиления . Тогда выходное напряжение будет равно . Отсюда можно найти коэффициент усиления операционного усилителя, охваченного отрицательной обратной связью: . При коэффициент усиления охваченного обратной связью усилителя составит , т.е. данная величина определяется только обратной связью и не зависит от параметров самого усилителя.

Динамические свойства ОУ определяются, как правило, частотой единичного усиления ОУ без обратной связи, равной произведению коэффициента усиления на ширину полосы для охваченного обратной связью усилителя. Значение частоты единичного усиления обычно лежит в диапазоне от сотен килогерц до десятков мегагерц.