Операционен усилвател

Определение

Принципна схема на операционен усилвател

Операционен усилвател (ОУ, OpAmp) е диференциален усилвател с несиметричен изход и имащ много голям коефициент на усилване.

Операционният усилвател има два входа:

• неинвертиращ (в електронните схеми се обозначава с +)
• инвертиращ (обозначава се с −)

Изходното напрежение на ОУ е пропорционално на разликата в напреженията между неинвертиращия и инвертиращия входове:

$V_{out}=G(V_{+}-V_{-})$$V_{out}=G(V_{+}-V_{-})$

Освен това Операционните усилватели са т.н. "идеални" усилватели заради тяхната "права" на волт-амперната им характеристика. Т.е. с идеалната си кристална структура в чипа и точното оразмеряване на вътрешната им архитектура не внасят никакви Нелинейни изкривявания върху манипулирания сигнал.

Операциони усилвватели в различни пакети

История

Операционните усилватели са изобретени още във времето на електронните лампи, сега те се произвеждат във формата на интегрални схеми, много често няколко усилвателя в един корпус.

Разлики между реалния и идеалния ОУ

Реално изходното напрежение на усилвателя е ограничено отгоре и отдолу със стойността на захранващото напрежение. Коефициентът на усилване на ОУ може да надвиши 10⁶ и не се нормира. Практически операционните усилватели винаги се използват в схеми с отрицателна обратна връзка. ОУ без обратна връзка се използва в качеството на компаратор.

Операционен усилвател в метален корпус

Схеми на базата на ОУ

Типична принципната схема на включване на операционния усилвател е показана на фигурата. Посредством резисторите R1 и R2 е реализиран делител на напрежение

$V_{-}={R_{1} \over R_{1}+R_{2}}V_{out}$$V_{-}={R_{1} \over R_{1}+R_{2}}V_{out}$

С отчитане на първото уравнение,

$V_{out}=V_{in}{1 \over {R_{1} \over R_{1}+R_{2}}+{1 \over G}}$$V_{out}=V_{in}{1 \over {R_{1} \over R_{1}+R_{2}}+{1 \over G}}$

Колкото $G$$G$ е по-голям, толкова коефициентът на усилване клони към:

${V_{out} \over V_{in}}\simeq {R_{1}+R_{2} \over R_{1}}$${V_{out} \over V_{in}}\simeq {R_{1}+R_{2} \over R_{1}}$

Препратки

• Курс лекции