Эквивалентная схема и основные параметры

Независимо от сложности принципиальной структурная схема ОУ содержит следующие основные функциональные узлы: входной каскад, промежуточный - усилитель напряжения, схему сдвига потенциального уровня и выходной каскад - усилитель мощности (рисунок 2).

Рисунок 2 – Структурная схема операционного усилителя

Входной каскад представляет собой дифференциальный усилитель, свойства которого определяют входные параметры всего операционного усилителя. К входным параметрам ОУ относится дифференциальное входное сопротивление , измеренное между входами ОУ.

К входным параметрам ОУ также относятся входное напряжение смещения и разность базовых токов смещения и .Эти параметры отражают факт появления напряжения ошибки на выходе ОУ при его замкнутых входах.

Для установки нулевого уровня выходного напряжения ОУ пользуют цепь регулировки нуля, состоящую из системы резисторов, подключенных к одному из входов ОУ.

Промежуточный каскад - дифференциальный усилитель с симметричным выходом - обеспечивает необходимое усиление по напряжению всего операционного усилителя.

Схема сдвига потенциального уровня осуществляет изменение уровня постоянного напряжения на выходе промежуточного каскада до нулевого уровня, если дифференциальный сигнал на входах ОУ отсутствует.

Выходным каскадом ОУ является усилитель мощности, выполненный по схеме двухтактного эмиттерного повторителя, работающего в режиме АВ.

Свойства выходного каскада определяют выходные параметры операционного усилителя: выходное сопротивление , максимальный выходной ток , измеряемый при максимальном выходном напряжении . Иногда приводится минимальное сопротивление нагрузки , - максимальное выходное напряжение, или уровень ограничения выходного сигнала. При двухполярном питании ОУ имеются два уровня ограничения: положительный и отрицательный. Для большинства типов ОУ имеем .

К важным параметрам операционного усилителя, определяемым структурой и элементной базой ОУ, также относятся:

1) Коэффициент усиления по напряжению дифференциального сигнала , большинство операционных усилителей имеет до сотен тысяч.

2) Коэффициент ослабления синфазного сигнала , определяемый как отношение коэффициента усиления дифференциального сигнала к коэффициенту усиления синфазного.

3) Частота единичного усиления , т. е. частота, при которой схема теряет свои усилительные свойства ().

4) Скорость нарастания выходного напряжения - максимальная скорость изменения во времени напряжения на выходе ОУ при подаче на входы скачка напряжения.

5) Ток потребления ОУ.

Операционный усилитель как линейное устройство, обеспечивающее минимальные искажения входного сигнала, редко используется без обратной связи. Это объясняется тем, что из-за очень большого значения коэффициента усиления ОУ без обратной связи, даже при сравнительно малом входном дифференциальном напряжении выходное напряжение может достигать предельных значений (U _{вых мах}), ограничиваясь и искажаясь. При использовании же отрицательной обратной связи можно подобрать необходимое значение коэффициента усиления ОУ и обеспечить его стабильность в заданных пределах.