Тема: Базовые аналоговые ИМС. Операционные усилители

К аналоговым микросхемам относят те виды ИМС, работа которых связана с обработкой аналоговых (непрерывных во времени) сигналов. Такими элементами являются усилители сигналов, генераторы аналоговых сигналов, фильтры, перемножители сигналов и др.

В настоящее время широко распространены операционные усилители (ОУ). Свое название ОУ получили благодаря возможности их использования в различных функциональных схемах, за счет применения обратных связей. Главными достоинствами ОУ являются высокий (10³—10⁶) коэффициент усиления, высокое входное и низкое выходное сопротивления, широкий диапазон рабочих частот.

Операционный усилитель имеет два входа (рис. 5.) прямой Uвх1 и инверсный U_BX2. Выходное напряжение U_Bhlx находится в фазе с входным напряжением Ubxi и в противофазе с входным напряжением Uвх2 Питание ОУ осуществляется от двух последовательно соединенных источников ±Ес заземленной средней точкой. Все входные и выход-

Рис. 5. Операционный усилитель:

а — обозначение; б — передаточные характеристики

ные сигналы ОУ измеряются относительно средней точки (земли) источника питания. Благодаря организации такого питания ОУ имеет возможность усиливать двуполярные сигналы. Питание ОУ должно быть стабильным и симметричным относительно средней точки, как правило типовые схемы ОУ имеют питание +5 В, +12,6 В или +15 В. Напряжение между входами ОУ равно разности U_BX\ и U_Bx2, т. е. является дифференциальным. Учитывая высокие показатели ОУ, при рассмотрении схем их подключения принимают следующие допущения:

коэффициент усиления по постоянному току Ху —> оо; входное сопротивление R_BX —> °°; выходное сопротивление R_Bba —> °°; полоса частот пропускаемых ОУ от 0 до оо. Работу ОУ можно пояснить с помощью схемы без обратных связей (рис. 5,а). Если входной сигнал на инверсном входе равен нулю, то связь между входным сигналом прямого входа и выходным сигналом определяется характеристикой, показанной на рис. 5,6 сплошной линией, и наоборот, если на прямом входе сигнал равен нулю, то инверсный вход определяет выходной сигнал в соответствии с характеристикой, показанной штриховой линией. Если оба сигнала отличны от нуля, то их разность усиливается согласно характеристике, соответствующей большему по амплитуде сигналу. Наклон характеристик определяется собственным коэффициентом передачи, а предельное выходное напряжение определяется напряжением питания. Благодаря высоким коэффициентам усиления ОУ в схеме без обратных связей может усиливать только очень маленькие сигналы, не входя в так называемое „насыщение", когда выходное напряжение равно напряжению питания со знаком,,+" или, —".

Дата добавления: 2014-01-11