Операционный усилитель

одном корпусе:

Операционный усилитель (ОУ, OpAmp) — усилитель постоянного тока с дифференциальным входом и, как правило, единственным выходом, имеющий высокий коэффициент усиления. ОУ почти всегда используются в схемах с глубокой отрицательной обратной связью, которая, благодаря высокому коэффициенту усиления ОУ, полностью определяет коэффициент передачи полученной схемы.

Выводы имеют следующее значение:
V+: неинвертирующий вход
V−: инвертирующий вход
Vout: выход
VS+: плюс источника питания (также может обозначаться как VDD, VCC, или VCC + )
VS−: минус источника питания (также может обозначаться как VSS, VEE, или VCC − )

Питание

В общем случае ОУ использует двуполярное питание, то есть источник питания имеет три вывода с потенциалами:
U+ (к нему подключается VS+)
0
U- (к нему подключается VS-)

входе
- V−: напряжение на инвертирующем входе
- Gopenloop: коэффициент усиления с разомкнутой петлёй обратной связи

Идеальный операционный усилитель

Идеальный ОУ описывается формулой (1) и обладает следующими характеристиками:
1. Бесконечно большой коэффициент усиления с разомкнутой петлей обратной связи Gopenloop.
2. Бесконечно большое входное сопротивление входов V- и V+. Другими словами, ток, протекающий через эти входы, равен нулю.
3. Нулевое выходное сопротивление выхода ОУ.
4. Способность выставить на выходе любое значение напряжения.
5. Бесконечно большая скорость нарастания напряжения на выходе ОУ.
6. Полоса пропускания: от постоянного тока до бесконечности.

входах.
Другими словами, при указанных условиях всегда выполняется равенство:
(2)

Идеальный операционный усилитель

Простейший неинвертирующий усилитель на ОУ

Обозначение операционного усилителя на схемах, неинвертирующая схема включения

на группы:

Параметры по постоянному току
Ограниченное усиление: коэффициент Gopenloop не бесконечен (типичное значение 105 ÷ 106 на постоянном токе).
Ненулевой входной ток (или, что почти то же самое, ограниченное входное сопротивление): типичные значения входного тока составляют 10-9÷ 10-12 А.
- Ненулевое выходное сопротивление.

- Ненулевое напряжение смещения. Типичные значения Uсм составляют 10-3÷10-6 В.
- Ненулевое усиление синфазного сигнала. Типичные значения: 104 ÷ 106.

- Ненулевая задержка сигнала.
- Ненулевое время восстановления после насыщения.

ОТЛИЧИЯ РЕАЛЬНЫХ ОУ ОТ ИДЕАЛЬНОГО

Передаточная (амплитудная) характеристика – зависимость вида Uвых = f(Uдиф), где f – некоторая функция (зависимость выходного напряжения от входного).

напряжение не может выйти за пределы напряжения питания. Насыщение имеет место в случае, когда выходное напряжение «должно быть» больше максимального или меньше минимального выходного напряжения. ОУ не может выйти за пределы, и выступающие части выходного сигнала «срезаются» (то есть ограничиваются).
В моменты насыщения усилитель не действует в соответствии с формулой, что вызывает отказ в работе ООС и появлению разности напряжений на его входах, что обычно является признаком неисправности схемы (и это легко обнаруживаемый наладчиком признак проблем). Исключение - работа ОУ в режиме компаратора.

скорость нарастания. Выходное напряжение ОУ не может измениться мгновенно. Скорость изменения выходного напряжения измеряется в вольтах за микросекунду, типичные значения 1÷100 В/мкс. Параметр обусловлен временем, необходимым для перезаряда внутренних ёмкостей.

НЕЛИНЕЙНЫЕ ЭФФЕКТЫ

такие как К157УД1, могут иметь крепление для радиатора.

Ограниченная выходная мощность.

По типу элементной базы
На полевых транзисторах
На биполярных транзисторах
На электронных лампах (устарели)

Микромощные и программируемые
Мощные
Низковольтные ОУ
Высоковольтные ОУ
Быстродействующие ОУ
Малошумящие ОУ.
Звуковые ОУ.
Специализированные ОУ.
Возможны также комбинации данных категорий, например, прецизионный быстродействующий ОУ.

КЛАССИФИКАЦИЯ ОУ