Операционные усилители

Операционный усилитель (ОУ) - это дифференциальный усилитель постоянного тока с очень большим коэффициентом усиления. Для усилителя напряжения передаточная функция (коэффициент усиления) определяется выражением

Для упрощения конструкторских расчетов предполагается, что идеальный ОУ имеет следующие характеристики:

1. Коэффициент усиления при разомкнутой петле обратной связи равен бесконечности.

2. Входное сопротивление равно бесконечности.

3. Выходное сопротивление R₀ = 0.

4. Ширина полосы пропускания равна бесконечности.

5. при (отсутствует напряжение смещения нуля).
Последняя характеристика очень важна. Так как , то если V₀
имеет конечное значение, а коэффициент А бесконечно велик (типичное
значение 100000) будем иметь

и .

Поскольку входное сопротивление для дифференциального сигнала также очень велико, то можно пренебречь током через .Эти два допущения существенно упрощают разработку схем на ОУ.

Правило1. При работе ОУ в линейной области на двух его входах действуют одинаковые напряжения.

Правило2. Входные токи для обоих входов ОУ равны нулю.

Рассмотрим базовые схемные блоки на ОУ. В большинстве этих схем ОУ используется в конфигурации с замкнутой петлей обратной связи.

2.1. Усилитель с единичным коэффициентом усиления (повторитель напряжения). Если в неинвертирующем усилителе положить равным бесконечности, a равным нулю, то мы придем к схеме, изображенной на рис. 5.7.

Согласно правилу 1, на инвертирующем входе ОУ тоже действует входное напряжение Vi, которое непосредственно передается на выход схемы. Следовательно, V₀ = Vj, и выходное напряжение отслеживает (повторяет) входное напряжение. У многих аналого-цифровых преобразователей входное сопротивление зависит от значения аналогичного входного сигнала. С помощью повторителя напряжения обеспечивается постоянство входного сопротивления.