Устройство операционных усилителей

Блок - схема ОУ приведена на (рис. 1.2)

Рис. 1.2

Большинство интегральных ОУ выполняется в виде многокаскадных усилителей, содержащих входной, промежуточные и выходной каскады.Входной каскад ОУ - это дифференциальный усилитель.Дифференциальный каскад имеет высокий коэффициент усиления по отношению к одинаковым сигналам, поданным на входы одновременно (синфазные сигналы).

Синфазными сигналами называются поданные одновременно на оба входа сигналы с одинаковой фазой и амплитудой.

Дифференциальный усилитель имеет высокое полное сопротивление по отношению к любым поданным на его входы сигналам.Входной каскад ОУ является наиболее ответственным, так как им определяется величина полного входного сопротивления и в нем минимизируется чувствительность к синфазным сигналам и напряжение сдвига.

Напряжение сдвига - это небольшие по величине нежелательные сигналы, которые возникают внутри усилителя и приводят к появлению некоторого напряжения на его выходе при нулевых напряжениях на обоих входах.

Причиной их появления является неточное согласование напряжений эмиттер - база входных транзисторов.

За входными каскадами следует один или несколько промежуточных , они обеспечивают уменьшение напряжения покоя на выходе усилителя до близкой к нулю величины и усиление по напряжению и по току. Усиление по напряжению необходимо для получения высокого общего коэффициента усиления по напряжению, а усиление по току - для обеспечения тока, достаточного для работы оконченного каскада.

Выходной каскад должен обеспечить низкое полное выходное сопротивление ОУ и ток, достаточный для питания заданной нагрузки. В качестве выходного каскада обычно используется простой или комплиментарный эмиттерный повторитель.

Питание схемы осуществляется от двух источников +U_ип и -U_ип с одинаковым напряжением.Источники питания имеют общую точку. При двух источниках питания упрощается схемотехника и технология изготовления не только выходного каскада, но и входного.Два источника питания позволяют увеличить входное сопротивление дифференциального каскада, так как при двух источниках питания можно обойтись без резисторных делителей в базовых цепях или цепях затворов входных транзисторов, уменьшающих входное сопротивление каскада.

Таким образом, интегральные ОУ должны иметь как минимум пять выводов: два входных (инвертирующий и неинвертирующий), выходной и два вывода для подключения источников питания. Помимо того у интегральных ОУ могут быть два вывода для балансировки и два вывода для коррекции амплитудно-частотной характеристики (АЧХ).