Wstęp

Wzmacniacz operacyjny jest urządzeniem stosowanym do pracy w obwodach sprzężenia zwrotnego, powszechnie stosowanym w wielu urządzeniach elektronicznych. Posiada on dwa wejścia sygnałów – wejście odwracające oraz nieodwracające oraz jedno wyjście. Idealny wzmacniacz operacyjny nie wykazuje żadnej różnicy napięć pomiędzy obydwoma wejściami, prąd wpływający przez wejścia jest równy zero. Przy zerowej różnicy napięć na wejściach napięcie na wyjściu jest równe zero. Przy otwartej pętli sprzężenia zwrotnego ma on nieskończenie duże wzmocnienie.

Rzeczywiste wzmacniacze są bardzo mocno zbliżone do idealnego modelu wzmacniacza.

Jeśli do wejść wzmacniacza podłączymy pewne napięcia, to będzie on mógł pracować jako komparator – wówczas będzie on porównywać napięcia. Gdy napięcie na wejściu nieodwracającym będzie przewyższać napięcie na wejściu odwracającym, otrzymamy stałe dodatnie napięcie wyjściowe, w przeciwnym przypadku – napięcie wyjściowe będzie stałe i ujemne.

Gdy sygnał napięciowy wyjściowy połączymy z wejściem odwracającym wzmacniacza poprzez rezystor dostaniemy urządzenie zwane wtórnikiem napięciowym. Napięcie wyjściowe na jego wyjściu będzie zatem „śledziło” napięcie wejściowe i będzie mu zawsze równe.

Jeśli napięcie wyjściowe połączymy z wejściem odwracającym przez rezystor R2 i dodatkowo zrobimy odgałęzienie do masy przez inny rezystor R1 otrzymamy wzmacniacz napięciowy nieodwracający. Na wyjściu takiego urządzenia będzie panowało napięcie zawsze K razy większe niż napięcie wejściowe. Napięcie wyjściowe jest zawsze nie mniejsze od wejściowego.

$$K = \frac{U_{\text{WYJ}}}{U_{\text{WEJ}}} = \left( 1 + \frac{R_{2}}{R_{1}} \right)$$

Gdy wejście nieodwracające połączymy z masą, wejście odwracające z wyjściem połączymy przez opór R2, natomiast między wejściem odwracającym a napięciem wejściowym podamy opór R1, otrzymamy wzmacniacz napięciowy odwracający. Napięcie na wyjściu będzie iloczynem napięcia wejściowego i stałej K, przy czym będzie ono miało zmienioną polaryzację. Tutaj wartości napięcia wyjściowego mogą przyjmować również wartości mniejsze niż napięcie wejściowe.

$$K = \frac{U_{\text{WYJ}}}{U_{\text{WEJ}}} = - \left( \frac{R_{2}}{R_{1}} \right)$$