Операционный усилитель

змінюватися в тисячі разів (залежить найсильніше від частоти сигналу і температури). Коефіцієнт посилення дуже великий (типове значення 106 на постійному струмі) і не піддається регулюванню. Точка відліку вхідної і вихідної напруги не піддаються регулюванню.

Ідеальний операційний підсилювач

Для того, щоб розглядати функціонування ОП в режимі із зворотним зв'язком, необхідно спочатку ввести поняття ідеального операційного підсилювача. Ідеальний ОП є фізичною абстракцією, тобто не може реально існувати, проте дозволяє істотно спростити розгляд роботи схем на ОП завдяки використанню простих математичних моделей.

Ідеальний ОП описується формулою (1) і володіє наступними характеристиками:

  1. Нескінченно великий коефіцієнт посилення з розімкненою петлею зворотного зв'язку Gopenloop. [2]
  2. Нескінченний великий вхідний опір входів V- і V+. Іншими словами, струм, що протікає через ці входи, рівний нулю.
  3. Нульовий вихідний опір виходу ОП.
  4. Нескінченно велика швидкість наростання напруги на виході ОП.
  5. Смуга пропускання: від постійного струму до безкінечності.

Пункти 4 і 5 насправді виходять з формули (1), оскільки в неї не входять тимчасові?е затримки і фазові зрушення. З перерахованих умов виходить властивість ОП, що спрощує розгляд схем з його використанням:

Ідеальний ОУ, охоплений негативним зворотним зв'язком, підтримує однакову напругу на своїх входах [3][4]

Тобто виконується рівність: V_+ — V_- = 0~ (2)

Легко переконатися в справедливості рівності (2)

Допустимо, (2) порушено — має місце невелика різниця напруги. Тоді вхідна диференціальна напруга, посилена в ОП, викликала б (унаслідок нескінченного коефіцієнта посилення) нескінченно велику вихідну напругу, яка, відповідно до визначення ООС, ще зменшило б різницю вхідної напруги. І так до тих пір, поки рівність (2) не буде виконана. Відмітимо, що вихідна напруга може бути будь-яким — воно визначається видом зворотного зв'язку і вхідною напругою.

Простий неінвертуючий підсилювач на ОП

З розгляду принципу роботи ідеального ОП виходить дуже проста методика проектування схем:

Хай, необхідно побудувати ланцюг на ОП з необхідними властивостями. Необхідні властивості полягають перш за все в заданому стані виходу (вихідна напруга, вихідний струм і т.  д. ), який, можливо, залежить від якої-небудь вхідної дії. Для створення схеми потрібно підключити до ОП такий зворотний зв'язок, щоб при необхідному вихідному стані досягалася рівність напруги на входах ОП (що інвертує і не інвертує), а зворотний зв'язок був би негативним.

Таким чином, необхідний стан системи буде стійким станом рівноваги, і система в нім знаходитиметься необмежено довго[5]. Користуючись цим спрощеним підходом, нескладно отримати просту схему підсилювача. Позначення операційного підсилювача на схемах, неінвертуюча схема включення Позначення операційного підсилювача на схемах, неінвертуюча схема включення

Від підсилювача потрібна наявність на виході напруги, що перевищує вхідне в K разів. Відповідно до приведеної вище методики подамо на неінвертуючий вхід ОП сам вхідний сигнал, а на інвертуючий — вихідний сигнал, поділений в K разів резистивним дільником напруги.

Хай, K — коефіцієнт ділення напруги резистивним дільником R1r2:

K = R1 / (R1 + R2)

тоді для неідеального ОП (з кінцевим коефіцієнтом

1 2 3 4 5 6

Похожие работы