Запорожец  Издания 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 [ 93 ] 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193




напряжение Vq связано с двумя входными соотношением v - ~ Аоь (щ - щ)- В идеале ОУ чувствителен только к разносГ двух входных напряжений, Vf ~ v, которая называется дифференциальным входным сигналом, и абсолютно не чувств телен к любой составляющей входных сигналов, общей для o6oif" входов ОУ. Она называется синфазным сигналом и определяется

формулой Vi (СМ) = (Vi + v)j2.

Коэффициент усиления ОУ без обратной связи - постоянная положительная безразмерная величина, которая на низких часто-

Имбертирующый НеинВер тирующий

а S в

Рис. 5.1. Обозначение ОУ: а - основное; б и в - с указанием функционального

назначения входов.

тах (0-30 Гц) обычно очень велика и лежит в диапазоне от 10 до 10. Если на вход ОУ подать только напряжение (при = 0), то Vo = ЛоьЩ и выходное напряжение Vq будет равно усиленному неинвертированному входному сигналу v. Если же подать на вход ОУ только 2 (при 0 - 0), то Vq ~ -Аоъ Щ и выходное напряжение Vo равно усиленному инвертированному входному напряжению v. В связи с этим «нижний» вход (Vj) называют неинвертирующим, а «верхний» (v) - инвертирующим. Прн изучении ОУ будем всегда придерживаться указанного расположения входов, кроме специально оговоренных случаев. На рис. 5.1, б и в оба входа имеют четкие обозначения, однако, если не указано, который из них инвертирующий, а который пеинвертирующий, будем считать, что они расположены, как указано на рис, 5.1, а.

Операционный усилитель - это многокаскадное электронное устройство, в состав которого входит большое количество транзисторов, поэтому, как и в других электронных схемах, для питания транзисторов к ОУ должен подключаться источник постоянного тока. Схема подключения источника постоянною тока к ОУ показана на рис. 5.2, а. Однако для простоты электрические связи подключения источника питания обычно на схеме не рисуются, хотя на самом деле они существуют. Большинство ОУ питаются от сдвоенного (или разделенного) источника питания с отрицательным и положительным полюсами, подключенными к специальным выводам ОУ (рис. 5.2, а). Оба напряжения V и V одинаковы по величине и противоположны по знаку. Диапазон питающих напряжений обычно лежит в пределах от ±5 до ±18 В, причем чаще всего ОУ работают с пита-



[ощим напряжением от ±10 до ±15 В. Некоторые ОУ могут оаботать при напряжении питания менее ±3 В, а «высоковольтные» ОУ питаются напряжением более ±18 В.

Применение сдвоенного источника питания дает возможность изменять напряжение на входах ОУ так, что оно может принимать




Рис, 5.2, Схема подключения к ОУ сдвоенного (а) и одиночного (6) источников питания.

значения как выше, так и ниже нулевого потенциала, в результате Чего формируется биполярный выходной сигнал. Существуют Схемы питания ОУ от одного источника постоянного тока фис. 5,2, б). Электрические связи ОУ с источником питания этом случае более просты, но входное напряжение может изме-ЗДться только в одну сторону относительно нулевого потенциала, • б реализуется одностороннее (униполярное) изменение напря-ения на выходе ОУ. Диапазон напряжения на входе для обеспе-ния правильного функционирования ОУ ограничивается таким разом, чтобы оно не падало ниже уровня -0,5 В.



В любом случае напряжение на выходе ОУ не может превыси напряжение любого из источников питания. Максимально ъп можное выходное напряжение, как правило, примерно на 1 п меньше абсолютной величины питающего напряжения, а низкоомной нагрузке диапазон изменения выходного напряжени сократится еще больше. При включении ОУ в схему с одни" источником питания верхний предел ограничен так же, как и ппи питании от сдвоенного источника, а нижний предел равен нулю или потенциалу «земли» (в идеале О В).

ВыхоЗное иапрятение, Vq

Линейная область (о5ласть усиления)


v, =V, - Vj--i

Входное напряжение {дифференциальная свстабляющая )

Рис. 5.3. Передаточная характеристика ОУ; наклон прямой равен Aoi,,

Идеальная передаточная характеристика ОУ показана на рис. 5.3. Выделим линейную область (область усиления), rjie Vo - Aql Vt, ограниченную с обеих сторон (сверху и снизу) областями насыщения, где выходное напряжение ограничено напрял<еннем питания и больше не реагирует на изменения входного напряжения. Поскольку усиление Aql очень велико, особенно на низких частотах, где оно лежит в пределах 10-Ю , ширина линейной зоны весьма незначительна и может быть определена из выражения Av, w {V - V" - 2 Щ1Аоь- Если напряжение питания ОУ равно примерно ±10 В, то Ау, « 20 В/Л оь ft! 20-200 мкВ. Следовательно, чтобы сигнал на выходе ОУ был равен усиленному значению напряжения на входе, амплитуда входного напряжения должна быть достаточно малой - как правило, менее 1 мВ. В противном случае ОУ попадает в область насыщения и выходное напряжение не повторяет входное, а форма выходного сигнала в этом случае будет «урезанной», т. е. сильно искаженной. Вследствие этого ограничения, а также ряда другие



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 [ 93 ] 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193