Устройство ОУ.
Операционный усилитель (ОУ).
Лекция №9
Операционный усилитель может состоять из множества транзисторов. В качестве примера на рис.9.1 приведена схема ОУ на биполярных транзисторах. В современных ИС используются и полевые транзисторы.
Обычно в состав ОУ включен дифференциальный УПТ (по параллельно-балансной схеме), которые рассмотрены ранее.
Рис.9.1. Пример принципиальной схемы операционного усилителя.
В этой схеме V1-V10 – транзисторы, R1-R12-резисторы и полюсы:
-1 и 2 - симметричный (т. е. без заземления) вход усилителя, 3- заземляемый полюс,
-3 и 4 –выход усилителя,
-5,6,7 –полюсы для подключения дополнительных цепей коррекции и управления.
-3,+Uп1 и 3,-Uп2 –полюсы для подключения источников питания разной полярности.
.
Все элементы ОУ объединены конструктивно в интегральную микросхему (ИС), т.е. они изготавливаются в едином цикле процесса по специальной технологии.
С входных полюсов 1 и 2 сигнал попадает на базы транзисторов V1и V2. При этом потенциалы баз транзисторов изменяются в противофазе. Т.е., если потенциал базы V1 повышается, то потенциал базы V2 понижается. По этой причине потенциалы коллекторов транзисторов так же изменяются в противофазе (для V1 понижается, для V2 –повышается). Далее напряжение между коллекторами усиливается в многокаскадном УПТ, мощность выходного сигнала усиливается эмиттерным повторителем на транзисторе V10.
Структурно ОУ содержат:
- дифференциальный УПТ с большим входным сопротивлением,
-усилитель напряжения с большим коэффициентом усиления,
-эмиттерный повторитель с малым выходным сопротивлением.
На электронных схемах операционный усилитель принято обозначать блоком в виде прямоугольника с выводами (рис.9.2.). При этом подразумевается, что внутри имеется полюс с нулевым потенциалом («земля»). Источники электрической энергии так же находятся внутри. Один из входов называется инвертирующим, т.к. при увеличении напряжения на этом входе напряжение на выходе уменьшается. Этот вход (на рис. 9.2 - «Вход1») помечается кружком или отмечается знаком «-».
Рис.9.2. Упрощенная схема включения операционного усилителя.