Операционные усилители. Общая характеристика и основные параметры

Операционный усилитель (ОУ) - это модульный многоканальный усилитель с дифференциальным входом, по своим характеристикам приближающийся к идеальному усилителю.

С идеальным усилителем обычно ассоциируются следующие свойства: бесконечный коэффициент усиления по напряжению К_u , бесконечное полное входное сопротивление Z_вх , равенство нулю выходного напряжения при отсутствии сигнала на входе U_вых = 0 при U_вх = 0, бесконечно широкая полоса пропускания D _f (отсутствие задержки при прохождении сигнала через усилитель).

Само название "операционный усилитель" связано с матеметическими операциями, которые в начале развития вычислительных устройств осуществлялись с помощью операционных усилителей (ОУ). Функции современных интегральных ОУ стали более универсальными, а сами ОУ, являясь источниками напряжения, управляемыми напряжением, находят широкое применение в устройствах современной электроники.

Интегральные ОУ используются в качастве инвертирующих и неинвертирующих усилителей и повторителей напряжения во многих электронных устройствах. На их основе создаются различные интеграторы, дифференциаторы и сумматоры; схемы умножения, деления, логарифмирования, антилогарифмирования. Различные функциональные преобразователи, схемы сжатия сигнала, источники постоянного тока и стабильного напряжения, компараторы, гармонические и релаксационные генераторы, активные фильтры и другие устройства в большинстве случаев раелизуются на интегральных ОУ. Многие устройства на основе интегральных ОУ имеют малые габариты, массу и стоимость.

Условное обозначение ОУ показано на (рис. 1.1)

Рис. 1.1

Один из входов усилителя (+) называется неинвертирующим, а второй (-) или (o) - инвертирующим.

При подаче сигнала на неинвертирующий вход приращение выходного сигнала совпадает по знаку (фазе) с приращением входного сигнала. Если же сигнал подан на инвертирующий вход, то приращение выходного сигнала имеет обратный знак(протиаоположный по фазе) по сравнению с приращением входного сигнала.

При построении схем на операционных усилителях необходимо принимать в расчет некоторые основные параметры, которые характеризуют ОУ. К ним относятся:

· Входное напряжение сдвига (U_сдв).Вследствие неточного согласования входных транзисторов на выходе ОУ появляется напряжение при нулевом напряжении на входах. То напряжение, которое необходимо приложить ко входам, чтобы на выходе установился 0В, называется входным напряжением сдвига;

· Входной ток смещения (I_см). Ток на входах операционного усилителя, необходимый для работы входного каскада ОУ;

· Входной ток сдвига (I_сдв). Разность входных токов смещения;

· Входное сопротивление (R_вх).Сопротивление ОУ по отношению ко входному сигналу. Различают дифференциальное входное сопротивление,т.е. сопротивление между двумя входными выводами, синфазное входное сопротивление, т.е. сопротивление между объединенными обоими выводами входов и землей. Rвх может достигать нескольких сотен MОм;

· Выходное сопротивление (R_вых).Внутреннее сопротивление усилителя. Обычно не превосходит нескольких сотен Ом.

· Коэффициент ослабления синфазных сигналов (КОСС).Характеризует способность ослаблять синфазные входные сигналы.

· Ток потребления. Ток покоя (без нагрузки), потребляемый операционным усилителем;

· Максимальная скорость нарастания входного напряжения (V).Максимальная допустимая скорость нарастания входного напряжения в Вольтах на микросекунду;

· Предельно допустимые значения.Максимальные значения параметров, превышение которых приводит к повреждению ОУ.

Все перечисленные параметры приводятся в паспорте операционного усилителя. В паспорте могут приводиться и ряд дополнительных параметров, более полно характеризующих возможности ОУ.