Операционные усилители. Назначение. Классификация. Принцип работы

Классификация операционных усилителей по назначению

В теории ОУ [1] используется термин «идеальный операционный усилитель». В реальности приходится учитывать: высокий, но все-таки конечный коэффициент усиления, ненулевой входной ток, ненулевое выходное сопротивление, ограниченную полосу пропускания и т.д.

Выпускаемые промышленностью операционные усилители постоянно совершенствуются, их параметры «приближаются к идеальным». Однако улучшить все параметры одновременно технически невозможно (не говоря уже о нецелесообразности подобных мероприятий из-за стоимости полученного решения). Для того чтобы расширить область применения ОУ, выпускаются различные их типы, в каждом из которых один или несколько параметров являются доминирующими, а остальные на обычном уровне (или даже чуть хуже). Это оправдано, т.к. в зависимости от сферы применения от ОУ требуется высокое значение того или иного параметра, но не всех сразу. Компания Maxim использует следующую классификацию ОУ по назначению.

– Операционные усилители со сверхмалым энергопотреблением (микромощные). К этой категории компания Maxim относит ОУ, типовой потребляемый ток которых не превышает 20 мкА.

– Операционные усилители с малым энергопотреблением (маломощные). К этой категории большинство производителей относит ОУ с максимальным потребляемым током не более 500 мкА.

– Низковольтные операционные усилители — ОУ, минимальное напряжение питания которых не превышает 1,8 В. Очень часто микро- и маломощные ОУ попадают в категорию низковольтных.

– Малошумящие операционные усилители. Усилители, спектральная плотность шума которых менее 15 нВ/ .

– Прецизионные операционные усилители. К данной категории относят ОУ, напряжение смещения нуля в которых не превышает 200 мкВ.

– Высокоскоростные операционные усилители. Это усилители, у которых скорость нарастания выходного сигнала превышает 10 В/мкс, а частота единичного усиления — более 5 МГц.

– Высоковольтные операционные усилители. Операционные усилители с максимальным напряжением питания более 20 В. Как правило, минимальное напряжение питания у этой группы также выше обычного.

– Операционные усилители общего назначения. Речь идет об изделиях, при проектировании которых ни один из параметров не считался доминирующим. С другой стороны, предполагалось, что ни один из параметров не будет завален «ниже нижнего». В силу этого изделие может быть востребовано в самых разнообразных приложениях, в тех фрагментах схемы, в которых к параметрам усилителя не предъявляются какие-то повышенные требования.

Очевидно, что одно и то же изделие зачастую может быть отнесено к двум и более группам одновременно, если оно удовлетворяет требованиям по ключевому критерию.

В рамках данной статьи будут рассмотрены линейки микро- и маломощных операционных усилителей, предлагаемые компанией Maxim.

Принцип работы операционного усилителя часто сравнивают с аптекарскими весами, стрелка которых отклоняется в ту сторону, где груз на чашечке наибольший. Только для операционного усилителя нужно одну из чашек отметить знаком «+», вторую – «–», а измеряемую величину заменить вольтами вместо граммов. Итак, усилитель производит сравнение модуля напряжения на одном и втором входе. Если разность потенциалов на прямом входе больше, чем на инверсном, то на выходе формируется положительное напряжение (в противном случае – отрицательное