Операционные усилители

Назначение и характеристики

Операционный усилитель — универсальный многофункциональный узел аналоговых устройств, использующий аналоговые интегральные микросхемы.

Операционным усилителем (ОУ) называют усилитель электрических сигналов, предназначенный для выполнения различных операций над аналоговыми величинами, изменяющимися по закону непрерывной функции. Название усилителя обусловлено первоначальной областью его применения — выполнение различных операций над аналогичными сигналами (сложение, вычитание, интегрирование, дифференцирование и др.). ОУ на дискретных элементах не позволяли получить большой коэффициент усиления, они имели большие размеры и стоили дорого, кроме того, надежными не были. Поэтому операционные усилители в дискретном исполнении не нашли применения. Только благодаря внедрению ИМС были созданы ОУ, которые обладают многофункциональными возможностями, имеют малые габаритные размеры, высокую надежность и просты в эксплуатации.

Как и обычные усилители, операционный усилитель служит для усиления напряжения, тока или мощности входного сигнала и строится по схеме усилителя постоянного тока.

В настоящее время операционные усилители выполняют задачу многофункциональных узлов при реализации разнообразных электронных устройств. Они применяются для усиления, ограничения, перемножения, частотной фильтрации, генерации, стабилизации сигналов как в аналоговых, так и в цифровых устройствах.

Современные ОУ, выполненные в виде ИМС, являются высококачественными усилителями, показатели у которых лучше, чем у их дискретных аналогов.

Операционный усилитель часто рассматривают как устройство, по свойствам приближающееся к характеристикам некоторого идеального усилителя.

Идеальный ОУ обладает следующими свойствами: бесконечно большим коэффициентом усиления (К -» оо); бесконечно большим входным сопротивлением (R_BX -» оо); нулевым выходным сопротивлением (R_Bblx -» 0); бесконечно широким диапазонам усиливаемых частот f_H+f_H -» °°-

Естественно, что на практике ни одно из этих свойств не может быть осуществлено полностью, однако к ним можно приблизиться с достаточной для многих областей точностью. Достижение этих показателей и есть основное требование к построению ОУ.

В зависимости от конкретного применения ОУ в реальных устройствах к ним применяют и дополнительные требования, связанные со спецификой данного устройства. Выбор типа ОУ для конкретного применения может быть осуществлен на основе его характеристик. В то же время в некоторых особых случаях необходимо знание и внутренней структуры операционного усилителя.