Краткие сведения из теории

Операционный усилитель (ОУ) – это усилитель напряжения, с помощью которого выполняются различные преобразования аналоговых сигналов: усиление или ослабление, сложение или вычитание, интегрирование или дифференцирование, преобразование их формы и др. Все эти операции ОУ выполняет с помощью цепей положительной и отрицательной обратной связи, в состав которой могут входить сопротивления, емкости и индуктивности, диоды, транзисторы, стабилитроны и некоторые другие электронные элементы.

Входная цепь ОУ обычно выполняется по дифференциальной схеме, поэтому входные сигналы можно подавать на любой из двух входов, один из которых называется инвертирующим, так как изменяется полярность выходного напряжения, а другой – неинвертирующим, который не изменяет полярности выходного напряжения.

На схеме дифференциальный ОУ обозначается следующим образом: (рис. 1).

Рисунок 1

Здесь

(–) - инвертирующий вход ОУ;

(+) - неинвертирующий вход ОУ;

- напряжение на инвертирующем входе;

- напряжение на неинвертирующем входе;

- положительное напряжение питания;

- отрицательное напряжение питания.

Выходное напряжение для дифференциального усилителя равно:

, (1)

где A – коэффициент передачи ОУ.

Для того чтобы ОУ соответствовал идеальному источнику напряжения необходимо, чтобы он обладал следующими свойствами:

1. Входное сопротивление .

2. Входной ток .

3. Коэффициент передачи .

4. Выходное сопротивление .

Для управления работой ОУ применяют обратные связи. При этом, при отрицательной обратной связи (ООС), когда сигнал с выхода ОУ подается на инвертирующий вход, происходит уменьшение коэффициента передачи (K=10-1000). При положительной обратной связи (ПОС) ОУ может перейти в режим генерирования колебаний, т.е. становится автогенератором.

Основные характеристики ОУ можно разделить на две группы: статические и динамические. К статическим относятся характеристики, определяющие работу ОУ в установившемся режиме. Это:

1. Коэффициент усиления на постоянном напряжении .