Операционный усилитель.
Операционный усилитель (ОУ) - это аналоговая интегральная микросхема (ИМС), предназначенная для усиления электрических сигналов и имеющая следующие основные свойства:
- большой коэффициент усиления.
- большое входное сопротивление (малый входной ток).
- малое выходное сопротивление.
Современные ОУ имеют коэффициент усиления, измеряемый десятками тысяч, входное сопротивление - десятки МОм (входной ток - доли мкА), выходное сопротивление - сотни Ом.
При расчете и анализе схем, выполненных на ОУ, обычно принимаются коэффициент усиления и входное сопротивление ОУ равными бесконечности, а входной ток и выходное сопротивление - равными нулю.
Условное графическое обозначение ОУ приведено на рис. 2.8.1. Такое обозначение ОУ в настоящее время является устаревшим, так как не соответствует ГОСТ.
Каждый ОУ имеет, как минимум, пять выводов: неинвертирующий вход 1, инвертирующий вход 2, выход 3 и два вывода для подачи на ОУ напряжения питания.
Весь принцип действия ОУ описывается одной формулой:
UВЫХ = КУ*(U1-U2)
где: UВЫХ - выходное напряжение ОУ.
КУ - коэффициент усиления ОУ.
U1 и U2 - напряжения на неинвертирующем и инвертирующем входах ОУ.
Если U2 = 0 (инвертирующий вход ОУ соединен с общим проводом), то:
UВЫХ = КУ*(U1-U2) = КУ*(U1-0) = КУ*U1
Если, наоборот, U1 = 0 (неинвертирующий вход ОУ соединен с общим проводом), то:
UВЫХ = КУ*(U1-U2) = КУ*(0-U2) = -КУ*U2
То есть, напряжение на неинвертирующем входе усиливается операционным усилителем без изменения знака (почему неинвертирующий вход и называется неинвертирующим), а напряжение на инвертирующем входе усиливается операционным усилителем с противоположным знаком (почему инвертирующий вход и называется инвертирующим).
Основные параметры некоторых ОУ, применяемых в устройствах РЗ:
Тип
|
К553УД2
|
К140УД7
|
К544УД1А
|
Номинальное напряжение питания, В
|
±15
|
±15
|
±15
|
Допустимое напряжение питания, В
|
±(5-17)
|
±(5-16,5)
|
±(13,5-16,5)
|
Потребляемый ток, не более, мА
|
8,5
|
2,8
|
3,5
|
Коэффициент усиления, не менее
|
20000
|
30000
|
100000
|
Входные токи, не более, мкА
|
1,5
|
0,4
|
0,0001
|
Частота единичного усиления, не менее, МГц
|
1
|
0,8
|
1
|
Напряжение смещения, не более, мВ
|
7,5
|
9
|
20
|
Допустимое входное напряжение, не более, В
|
10
|
20
|
10
|
Допустимое синфазное напряжение, не более, В
|
10
|
12
|
10
|
Допустимое сопротивление нагрузки, не менее, кОм
|
2
|
2
|
2
|
Максимальное выходное напряжение, не менее, В
|
10
|
10,5
|
10
|
|