Короткі теоретичні відомості. Операційний підсилювач (ОП) - це підсилювач, що виконується на базі диференціального підсилювача постійного струму і відповідає таким вимогам:

Операційний підсилювач (ОП) - це підсилювач, що виконується на базі диференціального підсилювача постійного струму і відповідає таким вимогам:

- великий вхідний опір (ідеальний ОП - R_вх ¥);

- малий вхідний опір (ідеальний ОП - R_вх 0);

- великий коефійієнт підсилення (10¹⁵-10⁶ в смузі підсилення: нуль - одиниці МГц);

- підсилення як з інверсією сигнала, так і без інверсії;

- малий дрейф нуля.

Перша вимога дозволяє підімкнути ОП до будь якого кола, не порушуючи його роботи. Друга вимога гарантує виконання ОП його функцій, не зважаючи на величину і характер навантаження. Четверта - забезпечує охоплення ОП зворотним зв’язком будь - якого виду (додатний чи від’ємний).

При виконанні усіх вказаних умов передаточна характеристика усієї системи з великою точністю відповідає передаточній характеристиці кола зворотного зв’язку і практично не залежить від параметрів ОП.

Сучасна промисловість випускає багато типів інтегральних ОП, які мають малі габарити і масу, відповідно дешеві і доступні. ОП використовуються в різних схемах ввімкнення.

Інвертувальний підсилювач на ОП, або інвертувальне ввімкнення ОП, реалізує паралельний ВЗЗ за напругою, (рис.9.1).

Для інвертувальної схеми включення ідеального ОП коефіцієнт підсилення за напругою дорівнює

К_U (9.1)

де b - коефіцієнт зворотного зв’язку.

Вихідна напруга має полярність, зворотну вхідній напрузі.

 

Рисунок 9.1 – Інвертувальний підсилювач

Вхідний опір зі сторони джерела сигналу визначається R_вх ≈ R1.

Вихідний опір такої схеми визначається зворотним зв’язком

 

(9.2)

 

де R_ВИХ - вихідний опір ОП без ЗЗ; К₀ - середнє значення коефіцієнта підсилення ОП, при розімкненому колі ВЗЗ.

Вплив R_ВХ і К₀ на вихідну напругу визначається співвідношенням

U_вих = – U_вх (9.3)

 

де R_ВХ - вхідний опір ОП без ЗЗ.

Вираз (9.3) показує, що коефіцієнт передачі реального ОП зі зворотним зв’язком менше ідеального значення R2 ¤ R1. Похибка зростає при зменшенні К₀ і R_ВХ.

Для зменшення зміщення нуля від дії вхідного струму під’єднують резистор R3. Резистор R3 вибирається з умови:

Неінвертувальний підсилювач - це включення ОП з послідовним зворотним зв’язком за напругою (рис.9.2).

 

Рисунок 9.2 – Неінвертувальний підсилювач