Материал: Введение в схемотехнику электрических цепей. Литвиненко В.П., Литвиненко Ю.В

литель имеет низкое входное сопротивление и высокое выходное, что неблагоприятно для его применения.

Рис. 7.4

60

8.ОПЕРАЦИОННЫЕ УСИЛИТЕЛИ

ИИХ ПРИМЕНЕНИЕ

8.1. Операционный усилитель

Операционный усилитель (ОУ), условно-графическое изображение, которого показано на рис. 8.1, выполняет опера-

uВЫХ(t)- выходное напряжение ОУ, u1(t)- напряжение на его

Рис. 8.1

Операционные усилители характеризуются высоким (для идеального ОУ- бесконечным) коэффициентом усиления K, высоким входным и низким выходным сопротивлениями.

Они обладают высокой универсальностью применения в раз-

личных устройствах обработки сигналов благодаря наличию двух входов и возможности использовать различные варианты обратных связей.

Обратная связь в усилителе заключается в подаче части выходного сигнала на вход усилителя, где она складывается с входным сигналом.

Для самостоятельных экспериментальных работ целесообразно использовать отечественную интегральную схему ОУ

61

КР544УД2А, схема включения которой показана на рис. 8.2а, а внешний вид корпуса – на рис. 8.2б. Напряжение питания выбирается в пределах от 8 В до 16,5 В, низкочастотный коэффициент усиления составляет не менее 96 дБ (более 105), усилитель имеет очень малый входной ток 10 нА и огромное входное сопротивление более 100 МОм, полоса усиливаемых частот составляет 15 МГц. Полное техническое описание приведено в прил. 2.

Рис. 8.2

Промышленность выпускает интегральные схемы, в составе которых имеются два или четыре ОУ в корпусе, например, микросхема К157УД2, ее схема включения показана на рис. 8.3а, а на рис. 8.3б приведен ее внешний вид. Оба ОУ имеют общее напряжение питания от 3 В до 18 В, коэффициент усиления на низких частотах не менее 82 дБ, входной ток не более 500 нА, а входное сопротивление более 40 МОм, он имеет сравнительно низкую полосу усиливаемых частот до 1 МГц. Емкости для ОУ на рис. 8.2а и рис. 8.3а равны 33-47 пФ.

62

Рис. 8.3

Очень высокое входное сопротивление усилителя (сотни кОм и выше) можно реализовать только на низких частотах. С ростом частоты входное сопротивление усилителя уменьшается из-за шунтирующего действия паразитной входной емкости ОУ (единицы – десятки пФ). Снижение входного сопротивления наблюдается уже на частотах выше 1 кГц. На высоких частотах используют специальную схемотехнику с входными сопротивлениями и нагрузками, равными 75 Ом или 50 Ом.

В ходе простых расчетов электронных устройств на базе ОУ обычно используют его идеальную модель: с бесконечным коэффициентом усиления и входным сопротивлением, и при нулевом выходном сопротивлении.

8.2. Усилители сигналов на базе ОУ

Простейшие усилители на базе ОУ строятся на основе его неинвертирующего (рис. 8.4а) и инвертирующего

(рис. 8.4б) включения (напряжения питания интегральных схем в типовом включении на принципиальных и эквивалентных схемах электронных устройств обычно не показываются).

63