Операционные усилители (ОУ)

ОУ называется усилитель постоянного тока с дифференциальным входным каскадом с широкой полосой пропускания (до Гц), большим коэффициентом усиления по напряжению () большим ( и малым ОМ).Операционный (решающий) усилитель используется для выполнения математических операций над сигналами (сложение, умножение, дифференцирование, интегрирование и др.)

Современные ОУ выполняются на базе интегральной микросхемы на основе нескольких ДУ. (Четырехкаскадные и трехкаскадные, и т.д.

Усилители – это электронные устройства, которые служат для усиления напряжения, тока или мощности слабых электрических сигналов. По диапазону частот усиливаемых сигналов различают:

Усилителем постоянного тока(УПТ) называют электронное устройство, предназначенное для усиления медленно изменяющихся во времени электрических сигналов. УПТ широко используется в устройствах автоматического управления, в вычислительной и измерительной технике. Также УПТ называют операционными усилителями(ОУ). ОУ обладают большим коэффициентом усиления по напряжению. Графическое изображение ОУ:

Рис.3. Условные графическое обозначения ОУ с пятью входами

и его амплитудная характеристики (б).

ОУ имеет два входа 1- неинвертирующий (+) и 2-инвертирующий (1,2). Инвертирующий вход в данном случае, что по этому входу ОУ происходит умножение входного сигнала (-1); неинвертирующий-на (+1).Выводы 3 и 4 служат для подачи напряжения питания, причем «плюс» подается на вывод 4, а «минус» - на 3. Вывод 5 является выходом ОУ. Отношение выходного напряжения ко входному называется коэффициентом усиления усилителя:

K=U_вых/U_вх. ………………………………………….(1)

В целях обеспечения управления объектами посредством ОУ и стабилизация процессов в них ОУ обычно охватывает обратной связью(ОС), т.е. посредством резистора либо конденсатора соединяют выход усилителя с одним из его входов. Иначе говоря, выходное напряжение U_вых или его часть подают на вход усилителя. Это напряжение U_oc называют напряжением обратной связи. Напряжение ОС либо складывается с напряжением сигнала(положительная обратная связь),либо вычитается из него (отрицательная обратная связь). Отношение величины напряжения обратной связи к величине выходного напряжения называют коэффициентом обратной связи или глубиной обратной связи:

β=U_oc/U_вых. ………………………………………… (2)

Таким образом, при отрицательной обратной связи входное напряжение обратной связи:

U_вых=U_c-U_oc. …………………………………………(3)

Коэффициент усилителя ОУ, охваченного отрицательной обратной связью,

К_ос=U_вых/U_c. …………………………………………(4)

Выразим его через коэффициент усиления К усилителя без ОС и коэффициент обратной связи β с учетом приведенных выше выражений:

К_ос=К/(1+Кβ). ………………………………………(5)

Поскольку β изменяется в пределах от 1 до 0, то из последнего выражения следует, что у ОС с отрицательной обратной связью коэффициент усиления К_ос всегда меньше К. Заметим, что у ОУ с резистивной ОС служит для простого усиления простого сигнала либо для сложения нескольких входных сигналов и их усиления. Свойства ОУ определяется амплитудным и частотными характеристиками, которые в свою очередь зависят от коэффициента усилителя и коэффициента обратной связи. ОУ с резистивной обратной связью служат для усиления входного сигнала или для сложения нескольких входных сигналов и их усиления.

Свойства ОУ определяются амплитудными и частотными характеристиками, которые зависят от коэффициента обратной связи.

Амплитудной характеристикой ОУ является зависимость входного при заданном значении коэффициента обратной связи. Если изменять коэффициент обратной связи, то можно получить семейство амплитудных характеристик.

Частотными характеристиками называют зависимость входного напряжения от частоты при неизменности входного напряжения и данном значении коэффициента обратной связи. Если изменять коэффициент обратной связи, то можно получить семейство частотных характеристик.

Дата добавления: 2015-05-06