Общие сведения об операционных усилителях (ОУ).

 

    Идеальным операционным усилителем (ОУ) называется дифференциальный усилитель постоянного тока, у которого:

 

а) бесконечно большой коэффициент усиления в бесконечно большой полосе пропускания;

б) бесконечное входное и нулевое выходное сопротивления;

в) бесконечный коэффициент ослабления синфазных сигналов при допустимых уровнях входных сигналов;

г) нулевой шум;

д) нулевые сдвиг нуля, входные токи смещения, а также их дрейф при изменении температуры и времени.

 

    Эти свойства даже теоретически полностью достигнуты быть не могут, поскольку большая часть из них требует бесконечной мощности выходного сигнала при малых геометрических размерах полупроводниковой структуры. Поэтому современный ОУ представляет собой усилитель постоянного тока, имеющий в частотном диапазоне от нуля до нескольких сотен килогерц коэффициент усиления до несколько десятков тысяч, с непосредственной связью между каскадами (без разделительных конденсаторов), высоким входным (несколько мегаом) и малым выходным (несколько десятков ом) сопротивлениями, с низким уровнем шума при хорошей температурной стабильности, способный устойчиво работать при замкнутой цепи обратной связи. Входной каскад выполняется в виде дифференциального усилителя, поэтому он имеет два входа и реагирует на разность приложенных к ним напряжений, т.е. на дифференциальный сигнал.

    Термин «операционный усилитель» возник в аналоговой вычислительной технике, где подобные усилители с соответствующими обратными связями применялись для моделирования различных математических операций (интегрирование, суммирование и т.д.). Появление полупроводниковых ОУ в виде интегральных микросхем (ИМС), имеющих относительной низкую стоимость и высокие технические характеристики, привело к тому, что ОУ очень быстро стал наиболее широко применяемой, универсальной ИМС. 

 

    Коэффициент усиления (Коу)–отношение изменения выходного на пряжения к вызвавшему его изменению дифференциального входного напряжения при работе усилителя на линейном участке характеристики: