Операционные усилители

Операционный усилитель – это микросхема, содержащая десятки транзисторов. Он представляет собой усилитель постоянного тока, который обладает следующими свойствами:

• Коэффициент усиления K без обратной связи более 10⁴ ;

• Большое входное сопротивление R_ВХ >10 МОм;

• Небольшое выходное сопротивление R_ВЫХ ;

• Полоса пропускания от постоянного тока до десятков килогерц (низкочастотные, для звуковой аппаратуры) или даже до сотен мегагерц (высокочастотные).

Операционный усилитель имеет два входа, обозначенные на рис. 6.23 знаками − (инвертирующий вход) и + (неинвертирующий вход) и один выход.

Кроме того, есть выводы для подачи напряжения питания (+E и −E) и другие.

ОУ способны работать в широком диапазоне напряжений источников питания, типичное значение для ОУ общего применения от ±1,5 В до ±15 В при двухполярном питании.

Подчеркнём, что операционный усилитель не используется без цепи обратной связи.

Рис. 6.23.

Операционный усилитель (А) и схемы неинвертирущего (Б), инвертирующего (В), усилителей и сумматора (Г).

Рис. 6.24.

Один из первых ОУ, LM741, схема 1968 года.

На рис. 6.24 приведена схема одного из первых ОУ, которую изготовляют с 1968 года. Входное сопротивление его около 2 МОм, а низкочастотный коэффициент усиления около 200 000. Этот коэффициент усиления, конечно, с ростом частоты начинает уменьшаться примерно с 10 кГц. Аналог – К140УД7.

При нулевом напряжении на входе операционный усилитель должен иметь на выходе тоже нулевое напряжение. А при таком громадном усилении уход входного напряжения на 5 мкВ изменит выходное на 1 В! Для того, чтобы при нулевом напряжении на входе выставить ноль на выходе, применяют цепь балансировки. Её применение показано на рис. 6.25 на примере дифференциального усилителя.

Рис. 6.25.

Применение балансировки. Американцы изображают резисторы не так, как у нас.