Что такое операционные усилители, как они работают?

Операционный усилитель - сложное электронное устройство, представляющее собой усилитель (как правило, с дифференциальным входом) с очень большим коэффициентом усиления. В эпоху "до исторического материализма" изготавливались на вакуумных электронных лампах, в настоящее время выпускаются в виде интегральных микросхем. Используются в схемотехнике только (почти только) охваченные глубокой отрицательной обратной связью. Отрицательная обратная связь вместе с уменьшением суммарного коэффициента усиления приводит к сильному снижению шумов и нелинейных искажений. Кроме того, использование глубокой отрицательной обратной связи приводит к тому, что параметры устройства в целом определяются не индивидуальными параметрами собственно операционного усилителя, а параметрами звена обратной связи (сопротивлениями, емкостями и т.д.). Все это, вместе с дешевизной массового производства, сделало операционные усилители очень распространенными элементами аналоговой схемотехники. В настоящее время на основе операционных усилителей строятся усилители (в том числе и звуковых сигналов), генераторы, прецизионные датчики, источники питания и многие другие устройства электроники.

Операционные усилители используют в различной электронной аппаратуре. Усиление операционных усилителей может достигать 1000раз(усливать сигнал в 1000 раз). Применяются они в различных узлах аппаратуры. Могут применяться как в предварительных усилителях так и в цифровой технике.

Итак - операционный усилитель. Далее будем называть его ОУ, а то очень лень писать каждый раз полностью.

На принципиальных схемах, чаще всего, он обозначается виде треугольника.

Так в этом треугольнике три самых главных вывода ОУ - два входа и выход. Разумеется, есть еще выводы питания и иногда выводы частотной коррекции, хотя последнее встречается все реже - у большинства современных ОУ она встроенная. Два входа ОУ - Инвертирующий и Неинвертирующий названы так по присущим им свойствам. Если подать сигнал на Инвертирующий вход, то на выходе мы получим инвертированный сигнал, то бишь сдвинутый по фазе на 180 градусов - зеркальный; если же подать сигнал на Неинвертирующий вход, то на выходе мы получим фазово не измененный сигнал.

Так же как и основных выводов, основных свойств ОУ тоже три - можно назвать их ТриО (или ООО - кому как нравится): Очень высокое сопротивление входа, Очень высокий коэффициент усиления (10000 и более), Очень низкое сопротивление выхода. Еще один очень важный параметр ОУ называется скорость нарастания напряжения на выходе (slew rate на буржуинском). Обозначает он фактически быстродействие данного ОУ - как быстро он сможет изменить напряжение на выходе при изменение оного на входе.

Измеряется этот параметр в вольтах в секунду (В/сек).

Этот параметр важен прежде всего для товарищей, конструирующих УЗЧ, поскольку, если ОУ недостаточно быстрый, то он не будет успевать за входным напряжением на высоких частотах и возникнут изрядные нелинейные искажения. У большинства современных ОУ общего назначения скорость нарастания сигнала от 10В/мксек и выше. У быстродействующих ОУ этот параметр может достигать значения 1000В/мксек.

Оценить - подходит ли тот или иной ОУ для ваших целей по скорости нарастания сигнала.