Операционных усилителях

10.17. ОПЕРАЦИОННЫЕ УСИЛИТЕЛИ

Операционные усилители (ОУ) представляют собой разновидность усилителей с верхней границей амплитудно-частотной характеристики / = 102 -i- Ю5 Гц (см. 10.59, а). Свое название "операционные" усилители этого типа получили от первоначальной области их преимущественного применения для выполнения математических операций над аналоговыми величинами (сложение, вычитание, интегрирование и т. д.). В настоящее время ОУ применяются при создании электронных устройств самого различного функционального назначения (стабилизация напряжения, генерация сигналов различной формы и т. д.). Операционные усилители часто выполняют многокаскадными с непосредственными связями, которые содержат несколько десятков транзисторов. На входе ОУ включается дифференциальный усилительный каскад для уменьшения дрейфа нуля, затем - промежуточные усилительные каскады для получения необходимого усиления и на выходе — повторитель напряжения для уменьшения выходного сопротивления. Разработка ОУ — сложная проблема. Однако это не затрудняет их практического применения, так как в настоящее время они изготовляются в виде интегральных микросхем.

10.17.Операционные усилители............................ 58

§ 3.12. ОПЕРАЦИОННЫЕ УСИЛИТЕЛИ

Магнитные усилители, используемые в измерительных, моделирующих и вычислительных устройствах непрерывного действия, должны иметь высокую стабильность параметров (в первую очередь нуля и коэффициента усиления) и точность. Высокой стабильностью параметров и точностью обладают операционные усилители.

15. Нарисуйте схему и объясните работу суммирующего усилителя. Как используют суммирующий усилитель в качестве развязывающего или масштабного? Как можно получить интегрирующий и дифференцирующий операционные усилители?

§ 3.12. Операционные усилители................96

Основой построения регуляторов и датчиков в системе УБСР являются полупроводниковые операционные усилители с высоким коэффициентом усиления [96]. Необходимый вид передаточной функции регулятора может быть получен путем включения жестких и гибких обратных связей с выхода на вход усилителя.

13. Достал И. Операционные усилители: Пер. с англ. — М.: Мир, 119821—61Й с.

Операционные усилители

Операционные усилители К140УД2, К153УД1 имеют более высокое входное сопротивление. Достигается это применением во входных каскадах составных транзисторов. Выходное сопротивление этих микросхем меньше, чем К140УД1, коэффициент усиления при разомкнутых внешних обратных связях от 20 000 до 200 000.

В операционных усилителях стремятся не только обеспечить совпадение уровней постоянной составляющей выходного и входного сигналов, но и к тому, чтобы в исходном состоянии эти уровни были близки к нулю, тогда подача входного сигнала между одним из входов и шиной нулевого потенциала значительно облегчается. В этом причина того, что ОУ обычно питаются от двуполярных источников, т. е. источников, обеспечивающих положительное и отрицательное (относительно нулевой точки) напряжения.

Дифференциальные усилители используются как основной элемент в операционных усилителях, компараторах, стабилизаторах или в виде отдельной типовой интегральной микросхемы (ИМС). При микроэлектронном исполнении приведенный дрейф нуля, вызванный, например, изменением температуры, равен примерно 1 мкВ/град. В то же время при работе только одной из половин усилителя дрейф нуля составил бы около 2 мВ/град, т. е. возрос бы на три порядка. Столь малый дрейф нуля в дифференциальном усилителе микроэлектронного исполнения достигается за счет технологических и схемотехнических мер. К. технологическим мерам относится выполнение в едином технологическом цикле всех элементов дифференциального усилителя, особенно транзисторов Т\, Т2 и резисторов /?кь RKZ- Поэтому их основные параметры и температурные свойства практически одинаковы, что обеспечивает максимальную симметрию в усилителе. Включение транзисторов Т3, Т\ с резисторами ,R33, КБ з. RK.* ( 3.5) является схемотехнической мерой, направленной на большую температурную стабилизацию. Транзистор Т3 работает в режиме почти не изменяющегося тока при изменениях температуры. Такой режим обеспечивается, во-первых, выбором рабочей точки на пологом участке выходной характеристики транзи-,.стора, что достигается включением резисторов 7?эз, RE з необходимого номинала, а во-вторых, наличием транзистора Г4 в диодном включении в базовой цепи транзистора Т3, что компенсирует температурные смещения его входной характеристики.

скаются в виде интегральных микросхем и часто выполняются на операционных усилителях, в отдельных случаях — на дискретных элементах: транзисторах, резисторах и конденсаторах.

В операционных усилителях обратная связь отрицательная, если она подается с выхода усилителя на инвертирующий вход. Действительно, при этом напряжение ?/ос, находящееся в фазе с ?Ашх, будет в противофазе с входным напряжением на инвертирующем входе. И наоборот, обратная связь является положительной, если она подается на неинвертирующий вход. При последовательной обратной связи входной сигнал «вх и сигнал обратной связи подаются на разные входы микросхемы, при параллельной — на один.

Отметим, что LC-автогенераторы выполняются и на операционных усилителях, но на частотах не свыше 15 МГц. Это объясняется тем, что выпускаемые в настоящее время операционные усилители на частотах свыше 15 МГц имеют, как правило, коэффициент усиления, равный единице. Принципиальная схема такого автогенератора изображена на 7.5, в. Резисторы Ri и R2 образуют цепь отрицательной обратной связи. Резонансный LC-контур включен как звено положительной ОС.

Многие устройства импульсной и цифровой техники успешно выполняются на операционных усилителях. Здесь и в § 8.8 рассмотрены некоторые распространенные импульсные устройства на основе операционных усилителей.

Схемы мультивибраторов разнообразны и по элементной базе и по способам построения. Рассмотрим мультивибраторы на операционных усилителях. На 8.51, а приведена схема мультивибратора, выполненного на основе инвертирующего триггера Шмитта (см. 8.48), в котором отрицательная обратная связь осуществляется через фильтр нижних частот в виде /?С-цепи. Допустим, что выходное напряжение мультивибратора равно ?/выхтах. Тогда напряжение на инвертирующем входе (равное напряжению «с на конденсаторе) отрицательно, а на прямом входе положительно и равно

Мультивибраторы и одновибраторы на логических элементах позволяют получить импульсы с малой длительностью фронта и среза. Однако температурная стабильность и диапазон регулирования длительности импульсов у них ниже, чем в схемах на операционных усилителях.

22. Щербаков В. И., Г р е д о в Г. И. Электронные схемы на операционных усилителях: Справочник.— Киев: Техника, 1983.

— на операционных усилителях 163, 167, 169

12. Нудельман Г. С. Измерительные реле тока на операционных усилителях // Аппараты низкого напряжения: Научно-технический реферативный сборник электротехнической промышленности. — Ин-формэлектро, 1979, вып. 6.