Основни характеристики и параметри на операционния усилвател

Когато към неинвертиращ вход се подава сигнал, нарастванията на входните и изходните сигнали са във фаза. Когато към инвертиращия вход се подаде сигнал, нарастването на изходния сигнал е противоположно по фаза на увеличението на входния сигнал. Изводите, към които са свързани източниците на захранващо напрежение ±Е.P, както и спомагателните вериги на схематичните диаграми не показват.

параметри

Най-важната характеристика на операционния усилвател - трансферната характеристика (фиг. 8.5) - е зависимостта на изходното напрежение от входа. Крива 1 съответства на прилагане на входното напрежение към неинвертиращия вход, крива 2 - към инвертиращия. И двете характеристики се получават чрез прилагане на входен сигнал към един от входовете и нулев сигнал към другия. Хоризонталните секции на характеристиките съответстват или на режим на насищане, или на режим на отрязване на транзисторите на изходните каскади, докато ½UВЪНм½ = (0.9¸0.95)Е.P. Наклонени участъци съответстват на пропорционалната зависимост на изходното напрежение от входа.

Съвременните операционни усилватели имат следните основни параметри:

OA параметри,които характеризират неговото качество са многобройни. Основните включват следното.

един. Печалба K - съотношението на изменението на изходното напрежение към изменението на диференциалното входно напрежение, което го е причинило, когато усилвателят работи на линейния участък на характеристиката:

kU = UВЪН/ UBX,

къдеUОТ, DUBX - нараствания на изходното и входното напрежение на операционния усилвател. Количеството kU може да се определи от трансферната характеристика на операционния усилвател. Коефициентът на усилване зависи от захранващото напрежение Е.P, околната температура и варира в зависимост от случая. Поради тази причина операционните усилватели (с изключение на компараторите) не се използват без схеми за обратна връзка (OS), стабилизиращи стойността kU. Количествата kU лежат в диапазона 10 3 - 10 6 .

2. Напрежение на отклонението UCM - диференциално входно напрежение (U+-U-), при което изходното напрежение на усилвателя е нула UOUT = 0 (фиг. 8.5). Напрежението на пристрастието се дължи на разпространението на параметрите на елементите, съставляващи оп-усилвателя. Максимална модулна стойност UCM за усилватели, входните стъпала на които са направени на биполярни транзистори, най-често е 3 - 10 mV. За тези усилватели, чийто входен етап се основава на полеви транзистори, напрежението на отклонението обикновено е с порядък по-високо (30 - 100 mV).

3. Среден входящ ток IIN е средната аритметична стойност на токовете H - и I - на входовете на усилвателя, измерени при това входно напрежение UBX, при което изходното напрежение UOUT е нула. Входният ток е токът на покой на основите (портите) на транзисторите на входните каскади на оп-усилвателя. Средният входен ток на интегрираните усилватели с биполярни транзисторни входни каскади обикновено е в диапазона от 0,01 - 1 μA. Такива малки стойности АзVX се осигуряват поради работата на входните транзистори с оп-усилвател в режим на много ниски колекторни токове. По-нататъшно намаляване на входните токове (до 1 nA и по-малко) се постига при използване на полеви транзистори във входните етапи на операционния усилвател.

Ако съпротивленията на външни вериги, свързани към входовете на усилвателя, не са еднакви, тогава разликата в спада на напрежението от входните токове в тях води до допълнително напрежение, което се добавя към напрежението на отклонението.

За да се елиминира ефектът от напрежението на отклонението и входните токове върху работата на операционния усилвател, усилвателите се допълват с елементи за първоначалното им балансиране. Стойност на резистора R, въведени в схемата на един от входовете трябва да са равни на общото съпротивление на резисторите, свързани към другия вход, т.е.

R R1 êêR2,

Където Rедин, R2 - съпротивление на втория вход на операционния усилвател.

Когато това условие е изпълнено, входовете на операционния усилвател ще бъдат еквипотенциални при всяка стойност АзBX.

Напрежението на отклонението се компенсира чрез прилагане към един от входовете напрежение, взето от плъзгача на потенциометъра R3.

4. Входна токова разлика IIN - абсолютната стойност на разликата между токовете на двата входа на усилвателя |Аз+-Аз- |, измерено, когато напрежението на изхода на усилвателя е нула. Този диференциален ток до голяма степен показва колко голям е дисбалансът на входния етап на операционния усилвател. Ако стойността АзIN е близо до нула, тогава влиянието на входните токове Аз+ и Аз- на входното напрежение на операционния усилвател може да бъде значително намалено чрез задаване на същата еквивалентна проводимост на външните вериги, свързани към N- и I- входовете на операционния усилвател. Обикновено АзVX е 20-50% АзBX.

пет. Входен импеданс RBX - съпротивление от един от входовете на операционния усилвател, когато другият е заземен. В някои случаи този импеданс се означава като входен импеданс за диференциален сигнал, за да се разграничи от входния импеданс за сигнал в общ режим. Входният импеданс на операционния усилвател варира от няколко килоома за биполярни транзистори до единици или повече мегома за полеви транзистори.