Операционные усилители без преобразования сигнала

Наиболее широкое распространение получили ОУ без преобразования сигнала, где входной каскад построен по дифференциальной схеме. ОУ этого типа состоят из каскадов: дифференциального усилителя, схемы смещения уровня напряжений, выходного усилителя мощности.

Простой дифференциальный каскад включает в себя три транзистора (рис. 9.6, а). Транзистор VT3 работает в режиме генератора тока. Коллекторный ток этого транзистора задается стабильным напряжением на делителе R₁ R₂ и сопротивлением R_э. При равенстве U_lвх и U_2вх ток I ₃ транзистора VT3 протекает равными частями через транзисторы VT1 и VT2. В коллекторах этих транзисторов устанавливается напряжение

Напряжения U_lвых и U_2вых равны Е₁/2.

В зависимости от разности между U_lвх и U_2вх выходные напряжения меняются, как показано на рис. 9.6, б.

Схема смещения уровня постоянного напряжения, которое устанавливается на коллекторах транзисторов дифференциального каскада, показана на рис. 9.7, а.

На базе транзистора VT2 устанавливается напряжение Е₂ /2, Через этот транзистор протекает ток I _э = E₂/2R₄. На эмиттер транзистора VT1 подается напряжение U_K = Е₁/2 (положительной полярности). Коллекторный ток транзистора VT2 I _к = I _э создает падение напряжения на резисторе R₃I_K = E ₁/2.

В результате напряжение положительной полярности эмиттера VT1 полностью падает на резисторе R₃ и напряжение U_lвых будет равняться нулю.

Выходной каскад строится на сдвоенном эмиттерном повторителе. Когда напряжение U_lвых положительное, открывается транзистор VT1, обеспечивающий выходной ток. Отрицательная полярность U_1вых открывает транзистор VT2, обеспечивая выходной ток (рис. 9.7, б).

На графическом изображении ОУ (рис. 9.7, в) указаны следующие выводы: 1 — инвертирующий вход, 2 — неинвертирующий вход, 3 — подключение положительного источника питания, 4 — подключение отрицательного источника питания, 5 — выходной сигнал. Частотная характеристика ОУ приведена на рис. 9.7, г.

Перечислим основные параметры ОУ.

1. Входное сопротивление — дифференциальное сопротивление переменному току

2. Средний входной ток, при отсутствии сигнала не превышающий сотен наноампер.

3. Входной ток сдвига Δ I _вх = I _вх⁺ - I _вх^- — разность между входными токами (он в несколько раз меньше среднего входного тока).

4. Напряжение смещения (прикладывается к одному из входов, Для получения U _вых = 0), равное 1мВ.

5. Температурный дрейф напряжения смещения

6. Выходное сопротивление, составляющее 1...5 кОм.

7. Коэффициент усиления в пределах 10²... 10⁵.

8. Полоса пропускания — полоса частот, в которой выходное напряжение уменьшается не более чем до 0,7 от максимального значения.

9. Скорость нарастания выходного напряжения р = Δ U _вых/Δ t.

10. Время установления выходного напряжения, определяемое между уровнями (0,1...0,9) U _вых и составляющее единицы мкс.

11. Максимальный выходной ток, составляющий 5 мА и более.

Для ОУ принципиальное значение имеют три параметра: р, R_BX, Δ U_CM /Δ T. Любой из параметров ОУ можно улучшить за счет ухудшения других. Различают ОУ:

прецизионные, предназначенные для применения в контрольно-измерительной аппаратуре;

быстродействующие — для схем, где требуются широкая полоса пропускания, высокая скорость нарастания выходного напряжения и малое время установления;

универсальные, или средней точности;

микромощные, где рабочий ток усилителя задается внешним резистором;

с высоким входным сопротивлением;

малошумящие;

многоканальные;

мощные.

Прецизионные, быстродействующие, микромощные, малошумящие, широкополосные ОУ относятся к классу специализированных, поскольку один или несколько их параметров имеют значения, близкие к предельным.

Дата добавления: 2015-07-14