Алексеев А Г Войшвилло Г В Операционные усилители и их применение

Алексеев А.Г. Войшвилло Г.В. Операционные усилители и их применение

1. Основные понятия об операционных усилителях

1.1. Общие сведения

Согласно ГОСТ 18421-73 операционный усилитель (ОУ) предназначен для выполнения различных операций над аналоговыми величинами при работе в схеме с отрицательной oбpaтной связью (ОС). При этом под аналоговой величиной подразумевается непрерывно изменяющееся напряжение или ток. Приведенное определение относится к устройствам, появившимся в конце 40-х годов, когда начали моделировать математические операции с помощью ламповых усилителей постоянного тока с отрицательной ОС.

В начале 60-х годов ОУ стали серийно выпускаться в виде интегральных микросхем (ИС), область их применения к настоящему времени необычайно расширились. Функциональные возможности ОУ возросли, и, несмотря на то, что они в большинстве случаев не выполняют математических операций, старое название за ними сохранилось.

В настоящее время ОУ - усилитель постоянного тока с полосой пропускания в несколько мегагерц с непосредственной связью между каскадами (т.е. без разделительных конденсаторов), с большим коэффициентом усиления, высоким входным и малым выходным сопротивлениями, а также с низким уровнем шума при хорошей температурной стабильности, способной устойчиво работать, при замкнутой цепи ОС.

Входной каскад устройства выполняются в виде дифференциального усилителя, поэтому он имеет два входа и реагирует на разность приложенных к ним напряжений, т. е. на дифференциальный сигнал.

Современный ОУ содержит значительное число компонентов, в численности несколько десятков транзисторов, находящихся в миниатюрном кремниевом кристалле. Все соединения между компонентами осуществляется с помощью литографической техники в процессе nроизводства, что резко снижает вероятность повреждения внутренних соединений по сравнению с выполненными пайкой.

По габаритным размерам в стоимости ОУ мало отличаются от отдельно взятого транспорта. Реализация различных устройств с применением ОУ значительно проще, чем на отдельных транзисторах, одновременно получается выигрыш в габаритных размерах и массе. Благодаря своим многосторонним возможностям ОУ вытесняет устройства на дискретных транзисторах и становятся базовым (унифицированным) узлом в аналоговой схемотехнике.