Общие сведения об операционных усилителях

Операционный усилитель (ОУ) — электронный усилитель, предназначенный для различных операций над аналоговыми величинами в схемах с отрицательной обратной связью (ООС). Чаще под ОУ понимают усилитель постоянного тока с дифференциальным входом, большим коэффициентом усиления, малыми входными токами, большим входным сопротивлением, малым выходным сопротивлением, достаточно большой граничной частотой усиления, малым смещением нуля. Под большими и малыми понимаются такие величины, которые в простых расчётах можно считать соответственно бесконечными или нулевыми (идеальный ОУ)[3].

ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ Параметры, определяющие качество ОУ, разделяют на три группы: эксплуатационные, точностные и динамические.

К основным эксплуатационным параметрам относят:

Минимальное и максимальное напряжения питания;

Коэффициент усиления.

Потребляемый ток;

Размах выходного напряжения от «-» питания до"+" питания;

Наличие входа Shutdown (отключение от нагрузки).

К основным точностным параметрам относят:

Напряжение смещения нуля VOS;

Коэффициент ослабления синфазного сигнала (КОСС);

Коэффициент подавления пульсаций напряжения питания (КППНП) (другое наименование — коэффициент ослабления влияния нестабильности источников питания (КОНИП));

Входной ток IBIAS;

Спектральная плотность шума по напряжению en.

К основным динамическим параметрам относят:

Частоту единичного усиления (GBW);

Скорость нарастания выходного напряжения .

Физический смысл данных параметров достаточно подробно разобран во всех монографиях, посвященных принципам работы операционных усилителей.

В теории ОУ используется термин «идеальный операционный усилитель». В реальности приходится учитывать: высокий, но все-таки конечный коэффициент усиления; ненулевой входной ток; ненулевое выходное сопротивление; ограниченную полосу пропускания и т. д.

Разрабатываемые и создаваемые промышленностью новые операционные усилители выпускаются с улучшенными параметрами, приближаясь к идеальным. Однако улучшить все параметры одновременно технически невозможно (не говоря уже о нецелесообразности подобных мероприятий из-за стоимости полученного решения). Для расширения области применения операционных усилителей, выпускаются разнообразные их типы, в каждом из которых один или несколько параметров являются доминирующими, а остальные на обычном уровне (или даже чуть хуже). Это необходимая мера, так как в разных областях применения от операционных усилителей требуется высокое значение разных параметров, но не всех сразу[4].