Операционный усилитель

усилитель цепь каскад

Операционный усилитель (ОУ) (рис. 1.2.1.) - это усилитель постоянного тока, имеющий в диапазоне частот от нуля до нескольких килогерц усиление не менее нескольких тысяч. Операционный усилитель с обратной связью (ОС) имеет коэффициент передачи, который определяется только отношением значений элементов цепи ОС. При соответствующем выборе внешних элементов ОУ может использоваться для сложения, вычитания, усреднения, интегрирования, дифференцирования сигналов, а также для получения различных функциональных зависимостей. За способность выполнять различные математические операции он и получил название «операционный усилитель»

Условное обозначение ОУ на схемах

Операционный усилитель - сложная схема, содержащая десятки транзисторов. На входе схемы находится дифференциальный усилитель напряжения, выполненный на двух транзисторах. Он усиливает разность входных сигналов.

После выхода дифференциального усилителя идет многокаскадный усилитель, задача которого - получить необходимый коэффициент усиления сигнала.

Многие характеристики схем на ОУ с внешними обратными связями определяются параметрами ОУ.

Идеальный ОУ

Операционный усилитель, как правило, имеет дифференциальный вход и одиночный выход. Усиливается разность напряжений, приложенных к обоим входам. Если увеличение входного напряжения относительно общей точки вызывает уменьшение выходного напряжения, то считают этот вход инверсным (инвертирующим). Если этот же сигнал вызывает увеличение выходного напряжения, то вход не инверсный (неинвертирующий). Соответственно на схемах эти входы обозначают знаками «-», «+». Далее инверсный вход будем называть «вход (-)», а неинверсный - «вход (+)» [4].

Для идеального ОУ справедливы следующие допущения:

- бесконечно большой коэффициент усиления ;

бесконечно большое входное сопротивление ;

нулевое выходное сопротивление ;

бесконечная ширина полосы пропускания;

нулевое выходное напряжение при нулевом входном сигнале.

Из приведенных допущений вытекают два основных свойства ОУ: входные токи пренебрежимо малы; дифференциальное входное напряжение равно нулю. Используя эти свойства идеального ОУ, можно проводить в первом приближении анализ большинства конкретных схем включения ОУ.

По закону Кирхгофа имеем следующую систему уравнений:

Uвх1 - I1R1 + eвх - Uвх2 = 0

Uвх1 - I1R1 - I2R2 - Uвых = 0

С учетом того, что iвх = 0 и евх = 0, найдем Uвых = - R2Uвх

Это выражение часто называют основным уравнением идеального ОУ. Вывод коэффициента передачи ОУ с учетом основных параметров является громоздкой задачей[4].

Инвертирующий усилитель

Включение операционного усилителя с параллельной, отрицательной обратной связью по напряжению позволяет использовать его в качестве инвертирующего усилителя. Входной и выходной сигналы инвертирующего усилителя сдвинуты по фазе на 180О. Часть выходного сигнала в противофазе поступает на вход усилителя[4].

Коэффициент передачи такого усилителя:

Uвх2 = 0; Ku = - R2 /R1.

Другие стьтьи в тему

Разработка приемника системы персонального радиовызова
Радиоприемным устройством называют систему узлов и блоков, с помощью которых производятся такие операции, как преобразование электромагнитного поля сигнала в электрический сигнал; выделение полезных радиосигналов из совокупности других (мешающих) сигналов и помех, действующих на выхо ...

Расчет и моделирование усилительного каскада на биполярном транзисторе
Цель работы: расчёт и компьютерное моделирование усилителя на примере усилительного каскада на биполярном транзисторе в схеме включения с общим эмиттером, получение навыков в выборе параметров, соответствующих максимальному использованию транзистора, а также приобретение навыков комп ...