Wzmacniacze operacyjne

Pojęcie wzmacniacz operacyjny odnosi się do wzmacniaczy przeważnie o sprzężeniu bezpośrednim, dużym wzmocnieniu i z reguły przeznaczonych do pracy z zewnętrznym obwodem sprzężenia zwrotnego. Zewnętrzny układ sprzężenia zwrotnego decyduje głównie o właściwościach całego układu.

Wzmacniacze operacyjne są najbardziej rozpowszechnionym analogowym układem elektronicznym, realizowanym w postaci monolitycznych układów scalonych. Wielka uniwersalność, przy jednoczesnym wykorzystaniu istotnych właściwości układów scalonych, daje możliwość stosowania ich w rozmaitych układach, urządzeniach i systemach elektronicznych, zapewniając masową produkcję, niską cenę i bardzo dobre parametry użytkowe.

/rys. 5.36/

Wejście We1, oznaczone minusem jest wejściem odwracającym, a wejście We2, oznaczone plusem wejściem nieodwracającym. Jeżeli do wejścia odwracającego zostanie doprowadzone napięcie sinusoidalne, to przesunięcie fazowe między sygnałami wejściowym i wyjściowym będzie równe 180°.Przy doprowadzeniu tego napięcia do wejścia nieodwracalnego przesunięcie wyniesie zero. Ważną właściwością wzmacniacza operacyjnego jest to, że gdy do obu jego wejść zostaną doprowadzone dwa identyczne sygnały, to sygnał na wyjściu powinien być równy zeru.

Idealny wzmacniacz operacyjny powinien charakteryzować się:

• nieskończenie dużym wzmocnieniem napięciowym,

• nieskończenie dużą impedancją wejściową,

• zerową impedancją wyjściową,

• nieskończenie szerokim pasmem przenoszonych częstotliwości,

• nieskończenie dużym zakresem dynamicznym sygnału.

Podstawowymi parametrami wzmacniacza rzeczywistego są:

1. Wzmocnienie napięciowe różnicowe K_ur.

2. Wzmocnienie napięciowe sumacyjne K_us.

3. Współczynnik tłumienia sygnału sumacyjnego H_s.

4. Rezystancja (impedancja) wejściowa różnicowa R_wer (Z_wer).

5. Rezystancja (impedancja) wejściowa sumacyjna R_wes (Z_wes).

6. Rezystancja (impedancja) wyjściowa R_wy (Z_wy).

7. Wejściowy prąd polaryzacji I_we.

8. Wejście napięcia niezrównoważenia U_wen.

9. Wejściowy prąd niezrównoważenia I_wen.

10. Dryfty: temperaturowy i czasowy wejściowego napięcia i prądu niezrównoważenia.

11. Parametry graniczne: maksymalne napięcie wejściowe U_wemax, maksymalne napięcie wyjściowe U_wymax, maksymalny prąd wyjściowy I_wymax.

12. Napięcie U_z i moc P_z zasilania.

13. Szerokość pasma częstotliwości określana częstotliwością graniczną f_g-, marginesem wzmocnienia A i marginesem fazy α.

14. Parametry odpowiedzi na skok napięcia: czas narastania t_n, szybkość narastania S, przeregulowanie δ_u.