Основные параметры ОУ

Введение в ОУ

Занятие №1

 

Интегральные операционные усилители

Операционным усилителем называется усилитель постоянного тока с большим коэффициентом усиления, имеющий дифференциальный вход, однотактный выход и обладающий большим входным и малым выходным сопротивлениями.

Широко распространены интегральные ОУ общего назначения, обладающие свойствами близкими к свойствам идеального ОУ.

 

Рис. 1.

ОУ имеют два входа и один выход (рис. 1). Знак плюс у входа означает, что выходное напряжение совпадает по фазе с напряжением, поданным на данный вход. Такой вход называется неинвертирующим или прямым. Знак минус у входа показывает, что выходное напряжение противоположно по фазе поданному на данный вход. Такой вход называется инвертирующим.

Обычно ОУ запитывается от разнополярных источников питания, что обеспечивает положительную и отрицательную полярность выходного напряжения.

Интегральные ОУ содержат один-два каскада усиления, схему снижения уровня, выходной каскад, схему защиты выхода.

 

Дифференциальным входным сигналом называется разность напряжений на входах ОУ.

 

Рис. 2

Синфазным входным сигналом называется полусумма напряжений на входах ОУ. Амплитудная характеристика ОУ показана на рис. 2.

Наклон линейного участка характеристики определяется коэффициентом усиления ОУ. Коэффициентом усиления ОУ называется отношение изменения выходного напряжения к вызвавшему его изменению входного дифференциального напряжения.

 

Интегральные ОУ имеют коэффициент усиления от 10³ до 10⁶.

Амплитудная характеристика сдвинута относительно нуля на напряжение смещения U_см – дифференциальное опорное напряжение, при котором выходное напряжение ОУ равно нулю.

Напряжение смещения в ОУ, в которых входные каскады выполнены на биполярных транзисторах лежит в пределах 3-10 мВ, а в ОУ с входными каскадами на полевых транзисторах 30-100 мВ.

Средним входным током ОУ называется среднеарифметическое значение токов инвертирующего и неинвертирующего входов ОУ, измеренных при таком входном напряжении, при котором выходное напряжение равно нулю. Средний входной ток ОУ с входными каскадами на биполярных транзисторах лежит в диапазоне 0,01-1 мкА, а у ОУ с полевыми транзисторами во вторых каскадах диапазон составляет единицы наноампер.

Разность входных токов ОУ – это абсолютное значение разности входных токов ОУ, измеренных при нулевом выходном напряжении. Она характеризует асимметрию входного каскада ОУ и составляет обычно 20-50 % входного тока.

Коэффициент передачи синфазного сигнала – это отношение изменения выходного напряжения к вызвавшему его изменение синфазного входного напряжения.

Коэффициент ослабления синфазного сигнала – это отношение коэффициента усиления к коэффициенту передачи синфазного сигнала или отношение синфазного сигнала к вызванному этим сигналом изменению напряжения смещения.

Для ОУ коэффициент ослабления синфазного сигнала K^’_сф=20lg|K_сф|=60-100 дб.

Коэффициент влияния нестабильности источников – это отношение изменения напряжения к вызвавшему его изменению одного из напряжений питания. Составляет 20-200 мкВ/В.

Входное сопротивление – это сопротивление одного из входов ОУ при заземленном другом входе. Такое сопротивление называют также входным сопротивлением для дифференциального сигнала. Оно составляет 10³-10⁶ Ом и более.

Входное сопротивление для синфазного сигнала равно отношению приращенного синфазного напряжения к приращению среднего тока ОУ. Оно на 1-2 порядка выше входного сопротивления для дифференциального сигнала.

Полоса усиливаемых частот ОУ ограничивается частотой единичного усиления, составляющей от сотен килогерц до десятков мегагерц.

Максимальная скорость нарастания выходного напряжения ОУ определяется при подаче на вход ОУ напряжения прямоугольной формы и лежит в пределах от 0,3 до 50 В/мкс.