2.5.2. Основные параметры операционного усилителя.

К основным параметрам операционного усилителя относятся:

- коэффициент усиления – Ку,

- коэффициент ослабления синфазного сигнала – КОСС,

- напряжение смещения нуля – Uсм,

- входной ток – Iвх,

- выходной ток – Iвых.

Рассмотрим каждый из параметров.

Если напряжение на инвертирующем входе обозначить – U^- , а на неинвертирующем входе – U⁺ , то выходное напряжение операционного усилителя может быть описано выражением U вых = Ку* (U⁺ - U^-). В данном выражении (U⁺ -- U^-) = Uд – дифференциальное напряжение на входе усилителя. Таким образом, коэффициент усиления является отношением выходного напряжения ОУ к его дифференциальному напряжению. У ОУ широкого применения значение этого коэффициента обычно составляет десятки тысяч. Так операционный усилитель 140УД7 имеет Ку = 50000. Это выражение для выходного напряжения идеализировано, так как оно не учитывает физические ограничения схемы. По этому выражению выходное напряжение может быть как угодно большим, однако понятно, что выходное напряжение не может быть больше напряжения источника питания. Поэтому указанная формула применима в диапазоне выходных напряжений меньших напряжение питания на 2 вольта.

Коэффициент ослабления синфазного сигнала определяется соотношением КОСС = Кд/Ксс, где Ксс – коэффициент усиления синфазного сигнала, который во многих случаях равен ≈ 0,001. Поэтому КОСС ≥ 1000000.

Напряжение смещения показывает, что при входном напряжении равном нулю выходное напряжение не равно нулю. Это может быть объяснено разностью напряжений Uбэ транзисторов дифференциального каскада. Обычно это напряжение имеет значение в диапазоне от десятков милливольт до единиц милливольт, и показывает, какой величины необходимо подать входное напряжение, чтобы выходное напряжение стало равным нулю.

Входной ток оговаривает величину тока во входном выводе ОУ. Обычно эта переменная принимает значения в диапазоне от единиц миллиампер до единиц наноампер. Этот параметр позволяет оценить величину входного сопротивления в соответствии с выражением Rвх = Uвх/Iвх. Операционный усилитель имеет Iвх = 200нА. Принимая максимальное входное напряжение равное 10В, получим Rвх = 10В/200нА = 50 мГом.

Выходной ток дает возможность оценить величину выходного сопротивления ОУ в соответствии с

с

Рис. 83. Схема замещения операционного усилителя.

оотношением Rвых = Uвых/Iвых. Однако при использовании этой формулы необходимо учитывать, что у многих ОУ имеет ограничение выходного тока на уровне 20мА. Это говорит о том, что если к выходу ОУ подключена нагрузка, требующая ток нагрузки более 20мА, то ОУ будет работать нормально до тех пор, пока ток нагрузки не превысит 20мА.

Указанные значения параметров позволяют использовать схему замещения ОУ показанную на рис.80 для анализа схем, в которых используются ОУ. На схеме замещения показаны полные (комплексные) сопротивления. Учитывая, что все активные элементы схемы связаны гальванически ОУ усиливает и напряжение постоянного тока. Поэтому очень часто ОУ называют – усилитель постоянного тока (УПТ).

Операционные усилители находят широкое применение как при усилении частотных сигналов а также и в других функциональных назначениях. Во многих применениях ОУ используют в виде усилителя охваченного обратной связью как положительной , так и отрицательной.

Рассмотрим схемы с отрицательной обратной связью.