Операционные усилители. Операционные усилители (ОУ) - это универсальные, много­функциональные усилители, основа элементной базы современной аналоговой электроники

Операционные усилители (ОУ) - это универсальные, много­функциональные усилители, основа элементной базы современной аналоговой электроники. Первые высокостабильные усилители применялись для выполнения математических операций в аналоговых вычислительных машинах: суммирования, интегрирования, дифференцирования и т.д.

0У предназначены для широкого применения в усилителях звуковых частот, в видиоусилителях, стабилизаторах напряжения, в измерительной аппаратуре и т.д.

Массовое применение ОУ началось с 1965 г., когда был запу­щен в серийное производство первый монолитный интегральный уси­литель, В настоящее время в мире производятся сотни типов ОУ в интегральном исполнении. Мировое производство интегральных ОУ превышает 100 млн. штук в год, что составляет более полови­ны всех аналоговых ИС. Устройство с ОУ должно обладать высоко­стабильными качественными показателями, которые позволяют про­изводить обработку аналоговых сигналов по алгоритму, задавае­мому с помощью внешних цепей. Это достижимо только путем охва­та всего усилителя цепью глубокой отрицательной обратной связи (ООС). Коэффициент усиления усилителя с 00С определяется формулой:

К - коэффициент усиления усилителя без 00С, - коэффициент передачи цепи 00С.

При достаточно большом К петлевое усиление и

Следовательно, при достаточно глубокой 00С коэффициент усиления усилителя определяется только цепью 00С и совершенно не зависит от параметров самого ОУ.

Чтобы упростить анализ принципа работы таких устройств, принято считать ОУ идеальным усилителем с бесконечно большим входным и равным нулю выходным сопротивлениями н бесконечно широкой по­лосой пропускания. Разумеется, на практике реализовать указанные свойства не представляется возможным. Однако в некоторых пределах современная схемотехника, элементная база и технология производства ИМС позволяют с достаточной для практики точностью создавать ОУ с параметрами, близкими к идеальным. Известны, на­пример, современные полупроводниковые (монолитные) ОУ с усиле­нием Ку = 10⁶, входным сопротивлением 70 МОм, выходным сопротивлением 10 Ом и полосой пропускания более ме­гагерца.

Контрольные вопросы

1. Сколько можно разместить элементов на од­ном кристалле БИС?

2. Что такое серия ИМС?

3. Нарисуйте структуру биполярного транзистора с изоляцией р-п переходом.

4. Как реализуются диоды в ПП ИМС?

5. Как реализуются конденсаторы в ПП ИМС?

6. Как реализуются резисторы в ПП ИМС?

7. Как реализуются С и К в пленочном испол­нении?