Загальні відомості про операційні підсилювачі - Студопедія
Операційний підсилювач (ОУ) – цеуніфікований високоякісний багатокаскадний підсилювач постійного струму, виконаний, як правило, в інтегральному виконанні.
Операційні підсилювачі (іноді їх називаютьрозв'язуючимипідсилювачами) раніше широко застосовувалися в аналогових обчислювальних пристроях для реалізації різнихматематичних операцій(складання, віднімання, диференціювання, інтегрування, логарифмування і т. д.), звідки і походить їх назва. ОУ мають ряд переваг (великий коефіцієнт посилення напруги, великий вхідний і малий вихідний опори, відносно мале споживання енергії, можливість посилювати як постійну, так і змінну напругу та ін), що зумовило широке застосування їх як пристрої лінійного та нелінійного перетворення аналогових сигналів .
Ідеальний ОУ має такі електричні параметри:
- коефіцієнт посилення напруги прагне нескінченності (KU0 → ¥);
- вхідний опір прагне нескінченності (Rвх→ ¥);
- вихідний опір прагне нуля (Rвих→ 0);
- якщо вхідна напруга дорівнює нулю (івх= 0), то вихідна напруга дорівнює нулю (івих= 0);
- ширина смуги пропускання прагне нескінченності (fв® ¥).
Слід зазначити, що параметри реальних ОУ відрізняються, а деяких випадках – істотно від наведених вище. Але в багатьох випадках при вирішенні практичних завдань ті чи інші параметри ОУ можна сприймати як ідеальні. Так, наприклад, якщо потрібно розробити підсилювач постійного струму з коефіцієнтом посилення напруги 100, стандартний ОУ з коефіцієнтом посилення 250 000 можнарозглядати при цьому випадку як ідеальний.
Умовне графічне позначення ОУ наведено малюнку 3.1.
Трикутник у правому полі умовного графічного позначення операційного підсилювача означає, що ОУ належить до класу підсилювачів.
Як видно з малюнка 3.1, ОУ має два входи (інвертуючийінеінвертуючий) та один вихід. На виході ОУ формується напруга, що визначається виразом
, (3.1)
деUвх+іUвх–– напруги на неінвертуючому та інвертуючому входах ОУ відповідно;
KU0 – коефіцієнт посилення напруги ОУ.
Вхідні сигнали подають ОУ щодо загального проводу. Навантаження підключається до підсилювача між виходом та загальним дротом (рисунок 3.2).
Для нормального функціонування ОУ потрібно підключення до нього двох різнополярних джерел живлення +Епі -Еп(двополярне джерело живлення), причому . Загальну точку двополярного джерела живлення також підключають до загального дроту (загальної шині для вхідних та вихідних сигналів). У реальних ОУ напруга живлення лежить, в основному, в діапазоні ±6 В … ±15 В. Використання двополярного джерела живлення забезпечує можливість зміни не тільки рівня, а й полярності як вхідної, так і вихідної напруги ОУ.
Рисунок 3.2 – Підключення до ОУ джерел живлення та навантаження
На рисунках 3.1 та 3.2 показано лише шість основних висновків ОУ. Однак реальні операційні підсилювачі, що застосовуються в електронних пристроях, забезпечуються великою кількістю висновків, які використовуються для підключення зовнішніхланцюгів частотної корекції, що формують необхідний вид АЧХ підсилювача, балансування,ланцюгів усунення дрейфу.нуля та інших функцій.
У навчальній та технічній літературі часто використовують спрощене умовне графічне позначення ОУ (рисунок 3.3,а). Як видно з малюнка, на такому УДО операційного підсилювача не показано висновків, до яких підключають джерела живлення. Крім цього, в літературі, особливо зарубіжній, зустрічаються позначення ОУ, накреслення яких не відповідають вітчизняному стандарту. Приклади таких позначень показані малюнку 3.3,б.
а б
Рисунок 3.3 – Спрощені УДО операційного підсилювача
Щоб забезпечити великий коефіцієнт посилення, реальні ОУ будуються з урахуванням багатокаскадних (найчастіше двох- чи трехкаскадных) підсилювачів постійного струму. Структурна схема трехкаскадного ОУ показано малюнку 3.4.
Малюнок 3.4 – Структурна схема ОУ
Вхідний каскад ОУ (рисунок 3.4) зазвичай виконують на основідиференціального підсилювача(ДК), що дозволяє максимально зменшити величину дрейфу нуля, отримати досить великий коефіцієнт посилення напруги, забезпечити високий вхідний опір та максимально придушити діючі на входісинфазні складовісигналу, обумовлені зміною температури навколишнього середовища, напруги живлення, старінням елементів тощо.
Узгоджувальний каскад служить для узгодження виходу диференціального підсилювача (вхідного каскаду) з входомкінцевого(вихідного)каскадуОУ, забезпечуючи необхідне посилення сигналу струму і напруги, а також узгодження фаз сигналів на вході кінцевого каскаду. Як узгоджувальний каскад найчастіше так само, як і як вхідний, використовуєтьсядиференціальний підсилювач.
Вихідний каскад, який, як правило, виконується за двотактною схемою,якої транзистори включені за схемою з ОК, забезпечує необхідне посилення сигналу потужності і низький вихідний опір ОУ.
Чи не знайшли те, що шукали? Скористайтеся пошуком: