Характеристики операционного усилителя

Интегральный операционный усилитель характеризуется рядом параметров, основными являются следующие.

Средний входной ток I_ВХ. В отсутствие сигнала на входах ОУ через его входные выводы протекают токи, обусловленные базовыми токами входных биполярных транзисторов или токами утечки затворов для ОУ с полевыми транзисторами на входе. Входные токи, прохо­дя через внутреннее сопротивление источника входного сигнала, создают падения напря­жения на входе ОУ, которые могут вызвать появление напряжения на выходе в отсутствие сигнала на входе. Компенсация этого падения напряжения затруднена тем, что токи входов реальных ОУ могут отличаться друг от друга на 10-20 %.

Входные токи ОУ можно оценить по среднему входному току, вычисляемому как сред­нее арифметическое токов инвертирующего и неинвертирующего входов:

где I1и I2соответственно токи инвертирующего и неинвертирующего входов.

Разность входных токов D IВХ определяется выражением:

В справочниках указывают модуль этой величины.

Коэффициент усиления напряжения на постоянном токе Ко - показатель ОУ, определяю­щий насколько хорошо выполняет ОУ основную функцию - усиление входных сигналов. У иде­ального усилителя коэффициент усиления должен стремиться к бесконечности.

Коэффициент усиления напряжения схемы усилителя на ОУ (рис. 1) вычисляется по формуле

Рис. 1

Напряжение смещения U_СМ- значение напряжения, которое необходимо подать на вход ОУ, чтобы напряжение на его выходе было равно нулю.

Напряжение смещения U_СМможно вычислить, зная выходное напряжение DU_ВЫХпри от­сутствии напряжения на входе и коэффициент усиления:

Входное сопротивление R_ВХ. Различают две составляющие входного сопротивления: диффе­ренциальное входное сопротивление и входное сопротивление по синфазному сигналу (сопротив­ление утечки между каждым входом и «землей»). Входное дифференциальное сопротивление для биполярных ОУ находится обычно в пределах 10 кОм-10 МОм. Входное сопротивление по син­фазному сигналу определяется как отношение приращения входного синфазного напряжения DU_ВХ._СФ.к вызванному приращению среднего входного тока DI_ВХ._СР.

Дифференциальное входное сопротивление наблюдается между входами ОУ и может быть определено по формуле

где DU_ВХ.- изменение напряжения между входами ОУ, DI_ВХ.- изменение входного тока.

Выходное сопротивление R_ВЫХ.в интегральных ОУ составляет 20-2000 Ом. Выходное со­противление уменьшает амплитуду выходного сигнала, особенно при работе усилителя, на сравнимое с ним сопротивление нагрузки. Схема для измерения дифференциального входного сопротивления ОУ и выходного сопротивления приведена на рис. 15.

Скорость нарастания выходного напряжения V_UВЫХ равна отношению изменения выходно­го напряжения ОУ ко времени его нарастания при подаче на вход скачка напряжения. Время нарастания определяется интервалом времени, в течение которого выходное напряжение ОУ изменяется от 10 до 90 % от своих установившихся значений:

Схема для измерения скорости нарастания выходного напряжения показана на рис. 16. Измерения проводятся при подаче импульса в виде ступени на вход ОУ, охваченного отрицательной обратной связью (ООС) с общим коэффициентом усиления от 1 до 10.