2015-07-04
1194
Термин «операционный усилитель» (ОУ) возник в аналоговой вычислительной технике, где ОУ с соответствующими обратными связями применяется для моделирования различных математических операций (интегрирование, суммирование и т.д.).
Операционные усилители успешно применяются для усиления колебаний различной формы, в частности, синусоидальных, прямоугольных и пр.
Многочисленные параметры, электрические схемы ОУ приведены в справочниках. ОУ имеют коэффициент усиления напряжения 
от нескольких сотен до нескольких десятков тысяч, предельную частоту усиления — до 1 МГц, требуют двуполярное питание для получения знакопеременного выходного напряжения. ОУ — дифференциальный усилитель, то есть может усиливать разность двух сигналов. Поэтому он имеет два входа — инвертирующий «-» и неинвертирующий «+» и один выход. В реальных схемах усилителей чаще всего требуется небольшой коэффициент усиления, в диапазоне от двух до ста. Регулировка коэффициента усиления с одновременным улучшением качества выходного сигнала достигается с помощью отрицательной обратной связи через делитель R1 и R2 (рис. 4).
|
|
|
Рис.4.
Инвертирующий усилитель (рис. 4,а) меняет полярность сигнала и увеличивает его в 
раз 
. (Знак «-» перед дробью, как раз и указывает на изменение полярности выходного сигнала по отношению ко входному).
Неинвертирующий усилитель (рис. 4,б) сохраняет полярность сигнала, а его коэффициент усиления
.
Дифференциальный усилитель (рис. 4,в) имеет коэффициент усиления
при условии 
.
При проектировании необходимо учитывать допустимые напряжения на входах UВХдоп, допустимый ток IВЫХдоп на выходе ОУ, а также величины входных и выходного сопротивлений.
Выходное сопротивление ОУ 
с учётом отрицательной обратной связи существенно уменьшается по сравнению с внутренним сопротивлением 
самого ОУ и равно
,
где — коэффициент усиления ОУ по паспорту (без обратной связи), 
— коэффициент деления цепочки R1-R2.
Входные же сопротивления инвертирующего и неинвертирующего усилителей очень сильно отличаются.
В первом случае:
.
Во втором случае:
,
где 
— входное сопротивление для синфазного сигнала, 
— эквивалентное входное сопротивление, учитывающее 
В пределе, при 
и 
, стремящихся к нулю, 
, а 
.
Обычно 
.
Амплитудная характеристика ОУ показана на рис. 5. Видно, что линейная зависимость сменяется зонами ограничения, там же показано смещение характеристики 
относительно начала координат. Для уменьшения смещения рекомендуется выбирать 
относительно небольшой величины (5¸50) кОм в зависимости от типа усилителя. Это обусловлено тем, что для операционных усилителей характерно вытекание тока из входных цепей, поэтому их входы приходится «заземлять» через эти сопротивления.
|
|
|
Рис.5.
