Устройство и условное обозначение операционных усилителей ОУ

 

Блок - схема ОУ приведена на рис. 1.13.

Рис. 1.13.

 

Большинство интегральных ОУ выполняется в виде многокаскадных усилителей, содержащих входной, промежуточные и выходной каскады. Входной каскад ОУ - это дифференциальный усилитель. Дифференциальный усилитель имеет высокое полное сопротивление по отношению к любым поданным на его входы сигналам. За входными каскадами следует один или несколько промежуточных, они обеспечивают усиление по напряжению и по току.

Выходной каскад должен обеспечить низкое полное выходное сопротивление ОУ и ток, достаточный для питания заданной нагрузки. В качестве выходного каскада обычно используется эмиттерный повторитель.

Питание схемы осуществляется от двух источников +U_ип и -U_ип с одинаковым напряжением. Источники питания имеют общую точку. При двух источниках питания упрощается схемотехника и технология изготовления не только выходного каскада, но и входного.

Варианты условного обозначения ОУ показаны на рис. 1.14.

Рис. 1.14. Варианты условного обозначения ОУ

Вход усилителя, отмеченный знаком (+) или безымянный, называется неинвертирующим, а второй, отмеченный знаками (-) или (o) - инвертирующим.

При подаче сигнала на неинвертирующий вход приращение выходного сигнала совпадает по знаку (фазе) с приращением входного сигнала. Если же сигнал подан на инвертирующий вход, то приращение выходного сигнала имеет обратный знак (противоположный по фазе) по сравнению с приращением входного сигнала.

Для уяснения принципов действия схем на ОУ и приближенного их анализа оказывается полезным ввести понятие идеального операционного усилителя. Будем называть идеальным операционный усилитель, который имеет следующие свойства:

- высокий (порядка 50000 - 200000) коэффициент усиления по напряжению, в том числе и по постоянному;

- малое напряжение смещения нуля (у реальных ОУ U_см, приведенное ко входу, находится в пределах от 5 мкВ до 50 мВ);

- малые входные токи, практически нулевые входные токи (у реальных ОУ от сотых долей пА до единиц мкА);

- высокое входное и низкое выходное сопротивления;

- мгновенный отклик на изменение входных сигналов (у реальных ОУ время установления выходного напряжения от единиц наносекунд до сотен микросекунд).