Операционные усилители

Лекция №

ОУ является наиболее распространенной универсальной интегральной микросхем, на основе которой могут быть построены самые разнообразные устройств электронной техники.

По габаритным размерам и стоимости ОУ мало отличаются от отдельно взятого транзистора. Реализация различных устройств на ОУ значительно проще, одновременно получается выигрыш в габаритных размерах и массе. Благодаря своим многосторонним возможностям ОУ является базовым (унифицированным) узлом аналоговой техники.

ОУ – это модульный, многокаскадный усилитель постоянного тока с дифференциальным входом, предназначенный для выполнения различных операций над аналоговыми сигналами при работе в схеме с отрицательной обратной связью.

По своим характеристикам ОУ приближается к идеальному усилителю, у которого:

1. Бесконечно большой коэффициент усиления:

2. Бесконечно большое полное входное сопротивление:

3. Бесконечно малое полное выходное сопротивление:

4. Бесконечная ширина полосы пропускания

5. Нулевое выходное напряжение при равных напряжениях на входах

Упрощенная структурная схема ОУ имеет вид

Первый каскад ОУ – дифференциальный каскад, который имеет очень высокий коэффициент усиления по отношению к разности входных (дифференциальному) сигналу

Очень низкий коэффициент усиления к синфазным сигналам (сигналы, поданные одновременно на оба входа с одинаковой амплитудой и фазой)

За входным каскадом следует один или несколько промежуточных каскадов, обеспечивающих усиление по напряжению и току.

Оконечный каскад должен обеспечивать низкое выходное сопротивление ОУ и ток достаточный для питания ожидаемой нагрузки. В качестве ОК используется комплиментарный эмиттерный повторитель.

Обозначение ОУ на схемах имеет вид:

Входы ОУ изображаются всегда слева, выходы – справа.

ОУ имеет два входа, симметричных относительно общего провода.

Неинвертирующий вход – фаза выходного сигнала совпадает с фазой сигнала, поданного на этот вход.

Инвертирующий вход – фаза выходного сигнала сдвинута на 180° относительно входного.

Выходной вывод – снимается выходное усиленное напряжение, которое измеряется относительно общего вывода.

Выводы напряжения питания – для обеспечения работы ОУ как с положительными, так и с отрицательными входными сигналами двухполярное питающее напряжение и .

Выводы частотной коррекции (метки FC) – используются для предотвращения генерации ОУ (самовозбуждения).

Выводы балансировки по постоянному входу (метки NC) – используются для установки нуля на выходе.

Вывод металлического корпуса (OV) – для соединения с общим проводом устройства, в которое входит ОУ.