Операционные усилители. Общая характеристика и основные параметры

Операционный усилитель (ОУ) - это модульный многоканальный усилитель с дифференциальным входом, по своим характеристикам приближающийся к идеальному усилителю.

С идеальным усилителем обычно ассоциируются следующие свойства: бесконечный коэффициент усиления по напряжению К_u , бесконечное полное входное сопротивление Z_вх , равенство нулю выходного напряжения при отсутствии сигнала на входе U_вых = 0 при U_вх = 0, бесконечно широкая полоса пропускания D _f (отсутствие задержки при прохождении сигнала через усилитель).

Само название "операционный усилитель" связано с матеметическими операциями, которые в начале развития вычислительных устройств осуществлялись с помощью операционных усилителей (ОУ). Функции современных интегральных ОУ стали более универсальными, а сами ОУ, являясь источниками напряжения, управляемыми напряжением, находят широкое применение в устройствах современной электроники.

Интегральные ОУ используются в качастве инвертирующих и неинвертирующих усилителей и повторителей напряжения во многих электронных устройствах. На их основе создаются различные интеграторы, дифференциаторы и сумматоры; схемы умножения, деления, логарифмирования, антилогарифмирования. Различные функциональные преобразователи, схемы сжатия сигнала, источники постоянного тока и стабильного напряжения, компараторы, гармонические и релаксационные генераторы, активные фильтры и другие устройства в большинстве случаев раелизуются на интегральных ОУ. Многие устройства на основе интегральных ОУ имеют малые габариты, массу и стоимость.

Условное обозначение ОУ показано на (рис. 1.1)

Рис. 1.1

Один из входов усилителя (+) называется неинвертирующим, а второй (-) или (o) - инвертирующим.

При подаче сигнала на неинвертирующий вход приращение выходного сигнала совпадает по знаку (фазе) с приращением входного сигнала. Если же сигнал подан на инвертирующий вход, то приращение выходного сигнала имеет обратный знак(протиаоположный по фазе) по сравнению с приращением входного сигнала.

При построении схем на операционных усилителях необходимо принимать в расчет некоторые основные параметры, которые характеризуют ОУ. К ним относятся :

· Входное напряжение сдвига (U_сдв).Вследствие неточного согласования входных транзисторов на выходе ОУ появляется напряжение при нулевом напряжении на входах. То напряжение , которое необходимо приложить ко входам, чтобы на выходе установился 0В, называется входным напряжением сдвига;

· Входной ток смещения (I_см). Ток на входах операционного усилителя , необходимый для работы входного каскада ОУ;

· Входной ток сдвига (I_сдв). Разность входных токов смещения;

· Входное сопротивление (R_вх).Сопротивление ОУ по отношению ко входному сигналу. Различают дифференциальное входное сопротивление,т.е. сопротивление между двумя входными выводами, синфазное входное сопротивление, т.е. сопротивление между объединенными обоими выводами входов и землей. Rвх может достигать нескольких сотен MОм;

· Выходное сопротивление (R_вых).Внутреннее сопротивление усилителя. Обычно не превосходит нескольких сотен Ом.

· Коэффициент ослабления синфазных сигналов (КОСС).Характеризует способность ослаблять синфазные входные сигналы.

· Ток потребления. Ток покоя (без нагрузки), потребляемый операционным усилителем;

· Максимальная скорость нарастания входного напряжения (V).Максимальная допустимая скорость нарастания входного напряжения в Вольтах на микросекунду;

· Предельно допустимые значения .Максимальные значения параметров, превышение которых приводит к повреждению ОУ.

Все перечисленные параметры приводятся в паспорте операционного усилителя. В паспорте могут приводиться и ряд дополнительных параметров, более полно характеризующих возможности ОУ.