8628

1. Wstęp teoretyczny

Wzmacniacz operacyjny opisywany jest jako wzmacniacz różnicowy prądu stałego o bardzo dużym wzmocnieniu. Jest przeznaczony do pracy z zewnętrznym układem ujemnego sprzężenia zwrotnego (najczęściej jest to sprzężenie napięciowe równoległe), któiy decyduje o właściwościach całego wzmacniacza. Wzmacniacz operacyjny jest układem analogowym, wielostopniowym, realizowanym w postaci monolitycznych układów scalonych. Na poniższych rysunkach przedstawiono symbol graficzny oraz uproszczony schemat zastępczy wzmacniacza operacyjnego.

Rys. 1 Symbol graficzny

Wzmacniacz operacyjny ma dwa symetryczne wejścia oraz jedno niesymetryczne wyjście. Wejście Wel, oznaczone minusem, jest wejściem odwracającym (inwersyjnym), a wejście We2, oznaczone plusem - wejściem nieodwracającym (nieinwersyjnym) Sygnał podany na wejście odwracające (przy uziemionym wejściu nieodwracającym) jest wzmacniany z przesunięciem fazy o 180°. Sygnał podany na wejście nieodwracające (przy uziemionym wejściu odwracającym) jest wzmacniany bez przesunięcia fazowego.

Sygnał wejściowy występujący pomiędzy wejściami wzmacniacza jest nazywany sygnałem różnicowym U_r i jest równy różnicy sygnałów' wejściowych U_wei- U_we2. Pomiędzy wejściami wzmacniacza występuje wejściowa rezystancja różnicowa r_wcr. Napięcie wyjściowe jest proporcjonalne do wejściowego napięcia różnicowego U_r, a współczynnik K„ jest nazywany wzmocnieniem napięciowym wzmacniacza z otwartą pętlą sprzężenia zwrotnego (open loop gain). Napięcie na wyjściu wzmacniacza w zakresie liniowym można w^rięc opisać zależnością:

U,_ly=K_u(U,„_l-U_m2) = K_uU_r    (1)

Jeśli wzmacniacz operacyjny jest zasilany napięciami ±Uz..to maksymalne wartości napięcia wyjściowego wzmacniacza są co do wartości bezwzględnej o 1 do 2 V mniejsze od napięć zasilania Typowy przebieg zależności napięcia wyjściowego od różnicowego wygląda następująco:

-2