Амплітудне значення вихідної напруги (0,9Uживл.).

В найпростішому випадку ОП має п’ять електродів, тобто два входи, один вихід та два електроди живлення (рис.5.3 а).

Цикольовка найбільш типових ОП наведена на рис.5.3(б,в,г) :

Рис.5.3

К140УД14 має ще два електроди, які дозволяють здійснювати частотну корекцію (frequency correction FC), а у K140УД17 ще є електрод “нуль коректор”(null correction NC). ОП типу К140УД12 містять електрод-корекції

величини струму (current correction CC), споживаючого від джерела живлення.

ОП практично не використовуються без ОЗ. Введення оберненого зв’язку достатньо глибокого за своєю величиною, дає підставу вважати операційний підсилювач ідеальним. Під ідеальним ОП розуміють такий підсилювач, який

величина вхідної напруги, у випадку такого ідеального операційного підсилювача, зумовлює появу на його виході напруги скінченної величини. Виконання умови I_вх = 0, U_вх = 0 відповідає принципу віртуального замикання. На відміну від реального замикання, де U_вх = 0, а I_вх , у цьому випадку I_вх = 0.

5.1. Основні схеми ввімкнення

Інвертуючий підсилювач на ОП може бути реалізований, наприклад, за схемою (рис.5.4). Користуючись принципом віртуального замикання, отримаємо формулу розрахунку величини коефіцієнта підсилення.

R2

Uвх ^R1 Uвих

+U

-U

Рис.5.4

Вхідна напруга дорівнює спаду напруги на R1: U_R1 U_вх ;

За принципом віртуального замикання: I_вх ^Uвх ;

R₁

Ця формула стосується ідеального операційного підсилювача, в реальному ж випадку слід враховувати скінченну величину опору між вхідними електродами

Рис.5.5

Слід розрізняти R_вх для диференційного (парафазного) та синфазного сигналів. У першому випадку орієнтовна величина R_вх 2h_11e, у другому - R_вх 1 h₂₂. Вихідний опір реального підсилювача відмінний від нуля, а отже, при під’єднанні опору навантаження буде відбуватися перерозподіл вихідної напруги між внутрішнім вихідним опором та опором навантаження схеми (рис.5.5 б).

Величина вихідної напруги буде дорівнювати спаду напруги на резисторі R_н і з урахуванням внутрішнього опору буде визначатись як

Величина коефіцієнта підсилення буде иакою:

З наведеної формули видно, що K_Up K

У випадку інвертуючого підсилювача реалізовано паралельний від’ємний обернений зв’язок за напругою. При цьому величина вихідного опору схеми буде меншою, ніж власний вихідний опір операційного підсилювача на величину 1+ К

Рис.5.6

Якщо джерело підсилюваного сигналу є джерелом струму, тобто r_g >> R₁, і отже, при великому Rвх опір R₂ << R₁', то = 1. Тому вихідний опір при наявності такого оберненого зв’язку буде

Для сучасних ОП величина К 10⁴ 10⁵, отже одиницею можна знехтувати, тоді одержимо

R_вихОЗ R_вих /(10⁴10⁵);

^RвихОЗ ^Rвих^.

Величина вихідної напруги визначається вхідним струмом

U_вих I_вх R₂.

Ці дві обставини, а саме низький вихідний опір і залежність величини вихідної напруги від вхідного струму, дають підстави вважати цю схему перетворювачем вхідного струму в напругу.

Неінвертуючий підсилювач (рис.5.7)

Рис.5.7

При аналізі роботи схеми використовуємо принцип віртуального замикання. З достатнім степенем точності для даної схеми

Отже, коефіцієнт підсилення

У даному випадку реалізований послідовний від’ємний обернений зв’язок за напругою, тому велична вхідного опору схеми буде такою:

R_вхОЗ R_вх (1 K),

де

^R1 _.

R₁ R₂

Якщо R₂ = 0, то = 1. Тоді вхідний опір схеми буде

R_вхОЗ R_вх (1 K).

Величина К ~ 10⁴ ÷ 10⁵. Тому

R_вхОЗ R_вх 10⁴10⁵

Зважаючи на ту обставину, що при R₂=0 величина Ku=1, ми отримаємо схему з великим вхідним і низьким вихідним опорами при коефіцієнті підсилення, який дорівнює одиниці, тобто дана схема є повторювачем напруги.

Розглянуті вище схеми інвертуючого та неінвертуючого підсилювачів, незважаючи на різницю в основних параметрах і характеристиках мають одну рису, яка притаманна більшості радіосхем, – це одновходовість.

В обох випадках використання ОП сигнал подавався на один вхід, а другий використовують лише для організації оберненого зв’язку.

Проте ОП підходять і для випадку, коли технічне завдання вступає в суперечність із принципом одновходовості. Тоді використовують різницеве, або диференційне ввімкнення. Саме така схема ввімкнення дозволяє порівнювати одночасно два незалежних вхідних сигнали.

Диференційний підсилювач (рис.5.8)

Рис.5.8

Використовуємо принцип віртуального замикання стосовно схеми (рис.5.8)

R₃ = R₄ визначається відношенням опорів ОЗ R4 та вхідного опору R1.

5.2. Пристрої аналогової обробки сигналів

Використовуючи той чи інший вид ОЗ, на базі ОП ми можемо реалізувати пристрої аналогової обробки сигналів, тобто пристрої, які дають змогу виконувати математичні операції з аналоговими сигналами. При цьому досить просто реалізувати схеми інтегрування, диференціювання, логарифмування, потенціювання, додавання. Використання комбінацій зазнечених операцій дають змогу виконати операції множення, ділення тощо.

Інтегруюча ланка Схема інтегрування електричного сигналу може бути здійснена за схемою

(рис.5.9).

R

С

Рис.5.9

Операція інтегрування аналогових сигналів найбільш ефективно виконується з допомогою схеми, виконаної на ОП, ОЗ в якій містить конденсатор, ємність якого за визначенням.