Операционные усилители (ОУ) презентация

Общие сведения об идеальном операционном усилителе.
Типичные характеристики ОУ:
Напряжение питания:3V ... +/-30V
Коэффициент усиление:103 ... 108
Входное сопротивление:105 ... 1015 Ом
Выходное сопротивление: 15 ... 3000 Ом
Диапазон частоты: 0 Гц ... 100 MГц

Операционный усилитель (см. рис. ниже) - это усилитель
· с дифференциальным входом,
· большим коэффициентом усиления,
· большим входным сопротивлением,
· малым выходным сопротивлением,
· имеет широкий частотный диапазон
Рис. 1. U1 - неинвертирующий вход, U2 - инвертирующий вход, +Uвых – выход, +Uпит - положительный вывод питания, - Uпит - отрицательный вывод питания.

В ОУ без обратной связи коэффициент усиления k сильно зависит от частоты (k падает с частотой как показано на рисунке 3, кривая 1), поэтому для создания "плоской АЧХ" вводят корректирующие RC-цепи (кривые 2 и 3). Для балансировки нуля также используют внешний переменной резистор.

Инвертирующий усилитель
Принципиальная схема инвертирующего усилителя является наиболее распространенной схемой включения ОУ. Резистор R2 в цепи обратной связи служит для передачи части выходного сигнала обратно на вход. При подаче входного напряжения (U1) через резистор R1 протекает входной ток i1.
Рис. 4. Инвертирующий усилитель на ОУ.
Коэффициент ус иления k ус = - U2/U1= - R2/R1. Тогда выходное напряжение будет равно U2 = - (R2 / R1) U1.

Напомним, что входное напряжение ОУ имеет дифференциальный характер, т.е. фактически это разность напряжений на неинвертирующем и инвертирующем входах усилителя.
Отношение номинальных значений резисторов R2/ R1 называется коэффициентом передачи усилителя, охваченного обратной связью, а знак минус означает, что выходной сигнал инвертирован. Следует обратить внимание, что коэффициент усилителя, охваченного обратной связью, можно установить посредством выбора сопротивлений двух резисторов, R1 и R2. При подаче переменного напряжения на выходе будет наблюдаться инвертированный сигнал, т.е. при росте входного сигнала на выходе будет спад.

Неинвертирующий усилитель.
Если в усилителе, охваченном отрицательной обратной связью через резисторы R1 и R2, напряжение подавать на неинвертирующий вход, как показано на рисунке слева, то мы получим неинвертирующий усилитель с коэффициентом усиления k ус = 1 + R2/R1. Тогда выходное напряжение будет равно U2 = 1+ (R2 / R1) U1.