Устройство и основные характеристики операционных усилителей

Операционный усилитель (ОУ) - это многокаскадный усилитель постоянного тока с дифференциальным входом , по своим характеристикам приближающийся к "идеальному усилителю"(рис. 1.1):
-бесконечный коэффициент усиления по напряжению ;
-бесконечное полное входное сопротивление ;
-нулевое полное выходное сопротивление ;
-равенство нулю выходного напряжения при равных напряжениях на входе (U1=U2);
-бесконечная ширина полосы пропускания ( отсутствие задержки при прохождении сигнала через усилитель).
Рисунок 1.1 - Эквивалентная схема ОУ
ОУ в настоящее время достаточно широко используется в медицинской аппаратуре в различных схемах, предназначенных для обработки аналоговых сигналов. Благодаря огромному дифференциальному коэффициенту усиления и введению обратных связей различной конфигурации, на базе ОУ удается строить усилители, преобразователи, генераторы, фильтры и т.д. с характеристиками , удовлетворяющими требованиям медицинского приборостроения.

Как показано на рис. 6.2 первый каскад ОУ – это дифференциальный усилитель. Он имеет высокий коэффициент усиления по отношению к дифференциальному сигналу и низкий по отношению к синфазному.
Рисунок 1.2 - Блок-схема ОУ
На упрощенной принципиальной схеме ОУ(рис. 1.3) дифференциальный каскад выполнен на транзисторах VT1,VT2,VT3. Вход 1 называют инвертирующим, так как при заземленном входе 2 сигнал, поданный на инвертирующий вход на выходе окажется сдвинутым по фазе на 1800. При подаче сигнала на вход 2( неинвертирующий вход) выходной сигнал окажется синфазным с сигналом на входе.

За входным каскадом следует один или несколько промежуточных, которые обеспечивают усиление входного сигнала по току и напряжению. На рис. 1.3 в качестве промежуточного каскада используется дифференциальный усилитель на транзисторах VT4 и VT5.

Оконечный каскад имеет низкое выходное сопротивление ОУ и обеспечивает ток, достаточный для питания ожидаемой нагрузки. Обычно в качестве оконечного каскада используется простой или комплементарный эмиттерный повторитель (транзисторы VT7,VT8 на рис. 1.3).
Рисунок 1.3 - Упрощенная схема ОУ
При построении схем на операционных усилителях необходимо принимать в расчет некоторые основные параметры, которые характеризуют ОУ. К ним относятся :
  • Входное напряжение сдвига (Uсдв).Вследствие неточного согласования входных транзисторов на выходе ОУ появляется напряжение при нулевом напряжении на входах. То напряжение , которое необходимо приложить ко входам, чтобы на выходе установился 0В, называется входным напряжением сдвига;
  • Входной ток смещения (Iсм). Ток на входах операционного усилителя , необходимый для работы входного каскада ОУ;
  • Входной ток сдвига (Iсдв). Разность входных токов смещения;
  • Входное сопротивление (Rвх).Сопротивление ОУ по отношению ко входному сигналу. Различают дифференциальное входное сопротивление,т.е. сопротивление между двумя входными выводами, синфазное входное сопротивление, т.е. сопротивление между объединенными обоими выводами входов и землей. Rвх может достигать нескольких сотен MОм;
  • Выходное сопротивление (Rвых).Внутреннее сопротивление усилителя. Обычно не превосходит нескольких сотен Ом.
  • Коэффициент ослабления синфазных сигналов (КОСС).Характеризует способность ослаблять синфазные входные сигналы.
  • Ток потребления. Ток покоя (без нагрузки), потребляемый операционным усилителем;
  • Максимальная скорость нарастания входного напряжения (V).Максимальная допустимая скорость нарастания входного напряжения в Вольтах на микросекунду;
  • Предельно допустимые значения .Максимальные значения параметров, превышение которых приводит к повреждению ОУ.

    Все перечисленные параметры приводятся в паспорте операционного усилителя. В паспорте могут приводиться и ряд дополнительных параметров, более полно характеризующих возможности ОУ.





  • Рекомендуемый контент




    Copyright © 2010-2019 housea.ru. Контакты: info@housea.ru При использовании материалов веб-сайта Домашнее Радио, гиперссылка на источник обязательна.