Главная | Обратная связь

Операционные усилители

Операционным усилителем (ОУ) называется высококачественный линейный усилитель напряжения, имеющий большой коэффициент усиления (порядка 10⁶ … 10⁷), высокое входное (сотни МОм) и малое выходное (единицы Ом) сопротивления. В качестве входного каскада ОУ используется дифференциальный усилитель, а в качестве выходного каскада применяется эмиттерный повторитель.

Условное графическое изображение ОУ, а также передаточная характеристика показаны на рис. 2.15.

Один из входов ОУ является инвертирующим (на рис. 2.15 такой вход обозначен знаком инверсии – кружком на вводе ОУ).

Питание ОУ осуществляется от двух разнополярных источников (на условном графическом обозначении питание обычно не показывается) + U_П и - U_П. При таком питании входные и выходные сигналы могут быть двухполярными, а нулевым входным сигналам соответствует нулевой выходной сигнал.

Выходной сигнал ОУ пропорционален дифференциальному входному сигналу – разности входных сигналов U_ВЫХ ≡ U_ВХ1 - U_ВХ2 (U₀ ≡ U_Н – U_И ).

Коэффициент усиления по напряжению собственно ОУ равен отношению выходного напряжения к входному напряжению

K₀ = U_ВЫХ/ U_ВХ = U_ВЫХ/ U₀.

Передаточные характеристики ОУ отражают возможность использования как инвертирующего, так и неинвертирующего входов усилителя. Угол наклона линейных участков определяет коэффициент усиления по напряжению, а горизонтальные участки – соответствуют режиму насыщения оконечных транзисторов ОУ. При этом выходное напряжение примерно равно напряжению питающих источников.

Для анализа и синтезе схем на ОУ введено понятие «идеальноый» ОУ, для которого справедливы следующие допущения:

ОУ имеет бесконечно большой коэффициент усиления К₀ = ;

ОУ имеет бесконечно большое входное сопротивление R_ВХ = ;

ОУ имеет нулевое выходное сопротивление R_ВЫХ = 0.

Указанные допущения определяют два основных свойства «идеального» ОУ: дифференциальный входной сигнал равен нулю; входы ОУ не потребляют ток от источника входного сигнала.