19. Операционный усилитель (оу). Общие сведения.

Операционный усилитель – это аналоговая интегральная схема (ИС), представляющая собой многокаскадный усилитель (рис. 12), содержащий от десятков до сотен транзисторов, на выходе которой формируется напряжение U_вых, равное разности входных напряжений, усиленной ОУ:

U_вых= К_у(U_вх1–U_вх2).

Рис. 12. Структурная схема операционного усилителя

Входной каскад операционного усилителя является наиболее ответственным функциональным узлом, поскольку именно им определяется входное сопротивление ОУ и в нем минимизируется чувствительность к синфазному сигналу и напряжению сдвига (сигналы называются синфазными, если они имеют одинаковые амплитудно-временные параметры; напряжение сдвига – это сигнал на выходе ОУ при нулевых входных сигналах на обоих входах).

За входным каскадом следует несколько промежуточных каскадов, которые обеспечивают необходимый коэффициент усиления.

Оконечный каскад обеспечивает усиление по мощности с заданным К_ги согласование с нагрузкой (минимальное выходное сопротивление). Схемное обозначение ОУ показано на рис. 13, где Е_п– выводы питания,FC– выводы частотной коррекции,NC– выводы балансировки (коррекция напряжения сдвига). В переводной литературе используется, как правило, обозначение, приведенное на рис. 13, а.

Операционный усилитель чувствителен только к разности входных сигналов U_вх1иU_вх2:

U_д=U_вх1–U_вх2,

где U_д– дифференциальное входное напряжение.

Рис. 13. Условные обозначения ОУ с указанием функционального

назначения выводов: а, б – без дополнительного поля;

в – с дополнительным полем

ОУ совершенно не чувствителен к составляющим входных сигналов, общих для обоих входов, т. е. U_вх1 =U_вх2:

,

где U_с– синфазный входной сигнал.Коэффициент усиления современных ОУ без обратной связи, это положительная безразмерная величина, которая на низких частотах до 30 Гц достигает величины 10⁵– 10⁶.