Операционные усилители
Операционные усилители (ОУ)
ОУ – это унифицированный многокаскадный УПТ, удовлетворяющий следующим параметрам:
RВХ → ∞ RВЫХ → 0
КV → ∞ VВХ = 0 => VВЫХ = 0;
При выполнении этих условий ОУ – идеальный.
КР140УД8А: К – тип материала; Р – тип корпуса; 140 – номер серии; УД – диф. Усилитель; 8А – модификация УД.
Структурная схема ОУ
Рекомендуемые материалы
Входной каскад – ДУ. Выходной каскад – двутактный безтрансформаторный каскад. Согласующие каскады – каскады с КU и КI.
Параметры ОУ (10 штук)
1. КU = до 100 дб;
2. RВХ – x 100 кОм, RВХ.ДИФ – от 1...10 мОм;
3. UСМ – напряжение на входе (мВ);
4. IВХ – входной ток (пкА);
5. ∆IВХ – ток здвига, возникает из-за неодинаковости транзисторов ОУ;
6. RВЫХ (×100Ом);
7. КОСС = Ксинф/Кдиф (70-80дб);
8. fСР – частота среза (мГц)
9. температурный дрейф – изменение UСМ от температуры;
10. скорость изменения UВЫХ.
Характеристики ОУ
1. передаточная характеристика – UВЫХ = f(UВХ);
2. частотная характеристика К = F(f) АЧХ.
f1 = 10–100Гц – верхняя граничная частота второго каскада;
октава – изменение величины в 2 раза , декада – в 10 раз;
f2 =10мГц.
Типы ОУ
- общего применения;
- прецизионные , для них должно быть очень малым Uсм;
- быстродействующие, важный параметр – ток потребления;
- мощная (ток выхода больше 10мА);
- микромощная (ток выхода меньше 1мА);
Схемы на ОУ могут быть линейными и нелинейными.
Линейные схемы на ОУ
Элементарный повторитель на ОУ
Uвых всегда стремится к тому,чтобы установить U между входами равным 0.
100%ОС => β=1
UВЫХ = UВЫХ; ∆UВХ = UВХИ - UВХН = ;
КU → ∞ (для ОУ) => ∆UВХ → 0
Входные цепи ОУ практическт не потребляют ток. Эта схема имеет последовательную ООС по напряжению. Тогда:
RВХОС = RВХО(1+βКU0) = RВХО(1+КU0); RВХО=;
Инвертирующий ОУ ( ИОУ )
UA = 0; U = UA = 0;
UR1 = UBX; UROC = UВЫХ;
I1R1 = UBX; I2ROC = -UBЫX;
ZВХ = R1, отсюда следует, что основной недостаток – малое входное сопротивление. В этой схеме ОС – отрицательная и относительно инвертирующего входа она параллельна.
Этим сопротивлением в инженерных рассчетах принебрегают, что приводит к ошибке вычисления ≈ 5%.
НОУ
UА = UBX;
ОС по отношению к неинвертирующему входу – последовательна, по отношению к инвертирующему ходу – параллельна.
ОУ с Т-образной обратной связью
Используется для увеличения коэффициента усиления.
Люди также интересуются этой лекцией: 43 Обобщенное выражение плоской волны.
Усилитель с дифференциальным входом
Дифференциальный усилитель усиливает разность сигналов, то есть он вычитающий.
При R1 = R2 и RОС = R3 Uвых = (Uвхн – Uвхu) ;
ДУ используется для выполнения математических операций вычитания.