Операционные усилители, определение, назначение

Операционный усилитель (ОУ) – это дифференциальный усилитель постоянного тока с очень большим коэффициентом усиления > 25· и несимметричным выходом. Он изготавливается в интегральном исполнении, представляет собой «крошечный» элемент, размещенный в миниатюрном корпусе. Принципиальная схема ОУ содержит от семи до двадцати транзисторов, резисторы, конденсаторы, диоды. На входе дифференциальный каскад, на выходе эмиттерный повторитель. Обычно (общего применения) ОУ имеет двухполярное питание ±15, 0В относительно общей точки, инвертирующий (–) и неинвертирующий (+) входы, выход и три вывода для подключения коррекции или установки нуля.

На принципиальных схемах ОУ может изображаться в двух видах, как общее изображение усилителя или как ОУ в виде равностороннего треугольника (рис. 89). Номера выводов на схемах можно не показывать.

Промышленность выпускает сотни типов ОУ, которые имеют различные особенности, сравнительно друг с другом.

ОУ бывают: с полярными и биполярными транзисторами на входе, с внутренней и внешней коррекцией частотных характеристик, с защитой и без защиты от токов КЗ., прецизионные и общего применения, высоковольтные и с обычным напряжением питания, с малым уровнем напряжения шумов для звуковой аппаратуры, быстродействующие, сравнительно мощные и микромощные для питания от батареек, с малым коэффициентом усиления выполненные как МДМ (модулятор – демодулятор), кроме того в последних разработках получены ОУ с однополярным источником питания и т. д.

Для выбора ОУ необходимо знать схему, где он будет применяться.

Важнейшие правила для ОУ общего применения

1 ОУ обладает таким большим коэффициентом усиления по напряжению, что изменение напряжения между входами на несколько долей мВ вызывает изменение выходного напряжения в пределах его полного диапазона. Поэтому выход ОУ стремится к тому, чтобы разность напряжений между его входами была равна нулю. ОУ «оценивает» состояние входов и с помощью внешней обратной связи передает напряжение с выхода на вход.

2 Входы ОУ ток не потребляют.

3 ОУ в большинстве случаев имеют схему внешней обратной связи за исключением применения ОУ в схемах компараторов при сравнении сигналов. В этом случае напряжение на входах не должно превышать 5, 0В или 30 % от напряжения источника питания, иначе ОУ может выйти из строя.

4 Рекомендуемые величины резисторов на входе и в цепи обратной связи в пределах (2 – 100) кОм.

10.10 Применение ОУ: усилитель, интегратор,