Скаржепа В.А., Луценко А.Н. Электроника и микросхемотехника. Ч. 1. – ст.257
Операционный усилитель - это электронный усилитель напряжения с высоким коэффициентом усиления, имеющий дифференциальный вход и обычно один выход. ОУ выполняют по схеме УПТ с непосредственной связью между отдельными каскадами с дифференциальным входом и биполярным по отношению к амплитуде усиливаемого сигнала выходом.
Выходное напряжение ивых находится в фазе с напряжением ивх1 и противофазно напряжению ивх2. Напряжение, непосредтвенно приложенное между входами, равно нулю.
Важнейшие правила, определяющие свойства ОУ, охваченного петлёй обратной связи: 1) выходы ОУ стремятся к тому, чтобы разность напряжений между его входами была равна нулю; 2) входы ОУ ток не потребляют.
Особенности ОУ: бесконечно большой коэф усиления; бесконечно большое входное сопротивление, близкое к нулю выходное сопротивление.
ОУ является универсальным блоком с характеристиками, близкими к идеальным, на основе которого можно построить множество различных электронных узлов.
Схемы ОУ включают тремя способами: с инвертирующим, неинветирующим и дифференциальным входами.
· При инвертирующем включении
Входной и выходной сигналы инвертирующего усилителя сдвинуты по фазе на 180°. Если на схему подать положительное входное напряжение Uвх, то Uq станет положительным и выходной потенциал начнет снижаться. Выходное напряжение будет меняться в отрицательном направлении до тех пор, пока напряжение на инвертирующем входе в точке А не станет почти нулевым: Uq = Uвых / Kоу >> 0. коэффициент усиления инвертирующего каскада ОУ зависит только от параметров внешней цепи и не зависит от коэффициента усиления самого ОУ.
· При неинвертирующем включении
схема обладает высоким полным входным сопротивлением, причем коэффициент усиления всей схемы по напряжению может быть жестко задан с помощью сопротивлений R1 и Rос.
В данной схеме входной сигнал подается на неинвертирующий вход ОУ. Усилитель содержит последовательную отрицательную обратную связь по напряжению, создаваемую на резисторе Rос и поданную на инвертирующий вход.
Полное входное сопротивление всей схемы оказывается высоким, так как единственным путем для тока между входом и землей является высокое полное входное сопротивление ОУ.
· При дифференциальном включении
электронный усилитель с двумя входами, выходной сигнал которого равен разности входных напряжений, умноженной на константу. Применяется в случаях, когда необходимо выделить небольшую разность напряжений на фоне значительной синфазной составляющей.
Характеристики ОУ: усилительные ( коэф усиления, амплитудные(передаточные) характеристики); дрейфовые (передаточные характеристики); входные (Входное сопротивление, входные токи смещения, разность и дрейф входных токов смещения, а также максимальное входное дифференциальное напряжение); выходные (вых сопротивление, мах вых напряжение и ток); энергетические характеристики (максимальными потребляемыми токами от обоих источников питания и соответственно суммарной потребляемой мощностью); частотные (АЧХ, ФЧХ);скоростные (скорость нарастания выходного напряжения (скорость отклика) и время установления выходного напряжения).