Підсилювачі потужності. Лінійні схеми ОУ.

ОУ широко застосовується у аналогових пристроях електроніки. Функції, реалізовані ОУ з ООС, зручно розглядати, якщо уявити ОУ як ідеальної моделі, в которой:

1. Вхідний опір операційного підсилювача дорівнює нескінченності, струми вхідних електродів дорівнюють нулю (Rвх > ∞, i+ = i- = 0).
2. Вихідний опір операційного підсилювача дорівнює нулю, тобто. операційний підсилювач із боку входу є ідеальним джерелом напруги (Rвих = 0).
3. Коефіцієнт посилення за напругою (коефіцієнт напруги диференціального сигналу) дорівнює нескінченності, а диференціальний сигнал у режимі посилення дорівнює нулю (при цьому не допускається закорочення висновків операційного підсилювача).
4. У режимі насичення напруга на виході дорівнює модулю напруги живлення, а знак визначається полярністю вхідної напруги. Корисно звернути увагу, що в режимі насичення диференціальний сигнал не можна завжди вважати рівним нулю.
5. Синфазний сигнал не діє на операційний підсилювач.
6. Напруга зміщення нуля дорівнює нулю.

Підсилювач, що інвертує на ОУ

Схема підсилювача, що інвертує, охопленого паралельної ООС по напрузі показана на малюнках:

ООС реалізується з допомогою з'єднання виходу підсилювача з входом резистором R2.

На вході, що інвертує, ОУ відбувається підсумовування струмів. Оскільки вхідний струм ОУ i- = 0, то i1 = i2. Так як i1 = Uвх / R1, а i2 = -Uвих / R2, то . Ku = = -R2/R1. Знак "-" говорить про те, що відбувається інверсія знаку вхідної напруги.

На малюнку (б) у ланцюг неінвертованого входу включений резистор R3 для зменшення впливу вхідних струмів ОУ, опір якого визначається з виразу:

Вхідний опір підсилювача на низьких частотахприблизно дорівнює Rвх.ос = ≈ R1

Вихідний опір Rвих.ос = значно менше Rвих власне ОУ.

Підсилювач, що не інвертує, на ОУ

Схема підсилювача, що не інвертує, охопленого послідовної ООС по напрузі, показана на малюнку:

ООС реалізується за допомогою резисторів R1, R2.

Використовуючи прийняті раніше припущення для ідеальної моделі, отримаємо

Вхідний опір: Rвх.ос → ∞

Вихідний опір: Rвих.ос = → 0

Недоліком посилення є наявність на входах синфазного сигналу, що дорівнює Uвх.

Повторювач напруги на ОУ

Схема повторювача, отримана зі схеми підсилювача, що не івертує, при R1 → ∞, R2 → 0, показана на малюнку:

Коефіцієнт β = 1, Ku.ос = K/1+K ≈ 1, тобто. напруга на вході та виході ОУ рівні: Uвх = Uвих.

Суматор напруги на ОУ (інвертуючий суматор)

Схема підсилювача, що інвертує, з додатковими вхідними ланцюгами показана на малюнку:

Враховуючи, що i + = i- = 0, ioc = - Uвих / Rос = Uвх1 / R1 + Uвх2 / R2 + ... + Uвхn / Rn, отримаємо: Uвих = -Rос (Uвх1 / R1 + Uвх2 / R2 + .. + Uвхn / Rn)

Якщо Rос = R1 = R2 = ... = Rn, то Uвих = - (Uвх1 + Uвх2 + ... + Uвхn).

ОУ працює у лінійному режимі.

Для зменшення впливу вхідних струмів ОУ в ланцюг неінвертованого входу включають резистор Rе (на малюнку показаний пунктиром) з опором: Rе = R1//R2//…//Rn//Roc.

Підсилювач, що віднімає, на ОУ

Схема підсилювача з диференціальним входом показана малюнку:

Підсилювач є поєднанням підсилювачів, що інвертує і неінвертує. У даному випадку напруга на виході визначається з виразу:

Uвих = Uвх2 · R3/(R3+R4) · (1+R2/R1) - Uвх1 · R2/R1

При R1 = R2 = R3 = R4: Uвих = Uвх2 - Uвх1 - тобто. залежить від різниці вхідних сигналів.

Підсилювач, що інтегрує, на ОУ

Схема інтегратора, в якій в ланцюзі ООС встановлений конденсатор, показано на малюнку:

Нехай на вхід подається прямокутний імпульс Uвх. На інтервалі t1...t2 амплітуда Uвх дорівнює U. Оскільки вхідний струм ОУ дорівнює нулю, то |iвх | = | -ic |, iвх = Uвх / R1, ic = C · dUвих / dt.

Uвх / R1 = C · dUвих / dt або

де Uвих (0) - напруга на виході (конденсаторі С) до початку інтегрування (до моменту t1).

τ = R1 · C – стала часу інтегрування, тобто. час, протягом якого Uвих зміниться величину ΔUвых = U.

Таким чином вихідна напругана інтервалі t1...t2 змінюється за лінійному законута представляє інтеграл від вхідної напруги. Постійна часу має бути такою, щоб до кінця інтегрування Uвих< Eпит .

Диференціюючий підсилювач

Помінявши місцями R1 та C1 в інтегралі, отримаємо схему диференціюючого підсилювача:

За аналогією з підсилювачем, що інтегрує, запишемо:

Ic = C · dUвх / dt, IR2 = -Uвих / R

Т.к. |Ic | = | -IR2 |, то Uвих = - CR · dUвх / dt

τ = CR – стала диференціювання.

Застосування ОУ не вичерпується наведеними вище схемами.

Активні фільтри

У електроніці широко застосовуються пристрій виділення корисного сигналу з низки вхідних сигналів з одного одночасним ослабленням заважають сигналів рахунок використання фільтрів.

Фільтри поділяються не пасивні, виконані на основі конденсаторів, індуктивностей та резисторів, та активні на базі транзисторів та операційних підсилювачів.

В інформаційній електроніці зазвичай використовуються активні фільтри. Термін "активний" пояснюється включенням до схеми RLC - фільтра активного елемента(З транзистора або ОУ) для компенсації втрат на пасивних елементах.

Фільтр називають пристрій, який пропускає сигнали в смузі пропускання і затримує їх в іншому діапазоні частот.

По виду АЧХ фільтри поділяються на фільтри нижніх частот (ФНЧ), і на фільтри верхніх частот (ФВЧ), смугові фільтри та режекторні фільтри.

Схема найпростішого ФНЧ та його АЧХ наведено на малюнку:

У смузі пропускання 0-fc корисний сигнал проходить через ФНЧ без спотворень.

Fс - fз - перехідна смуга,
fз - ∞ – смуга затримування,
fс - частота зрізу,
fз – частота затримки.

ФВЧ пропускає сигнали верхніх частот та затримує сигнали нижніх частот.

Смужний фільтр пропускає сигнали однієї лінії частот, розташованої в деякій внутрішній частині осі частот.

Схема фільтра дістала назву моста Вина. На частоті f0 =

Міст Вина має коефіцієнт передачі β = 1/3. При R1 = R2 = R і C1 = C2 = C

Режекторний фільтр не пропускає сигнали, що лежать у певній смузі частот, та пропускає сигнали з іншими частотами.

Схема фільтра називається несиметричним подвійним Т-подібним мостом.

Де R1=R2=R3=R, C1=C2=C3=C.

Як приклад розглянемо двополюсний (за кількістю конденсаторів) активний ФНЧ.

ОУ працює у лінійному режимі. При розрахунку задаються fс. Коефіцієнт посилення у смузі пропускання повинен задовольняти умові: К0 ≤ 3.

Якщо прийняти С1 = С2 = С, R1 = R2 = R, то C = 10/fc де fс - в Гц, С - в мкФ,

Для отримання більш швидкої зміникоефіцієнта посилення видалення від смуги пропускання послідовно включають подібні схеми.

Помінявши місцями резистори R1, R2 та конденсатори С1, С2, отримаємо ФВЧ.

Виборчі підсилювачі

Виборчі підсилювачі дозволяють посилювати сигнали в обмеженому діапазоні частот, виділяючи корисні сигналиі послаблюючи решту. Це досягається застосуванням спеціальних фільтрів у ланцюгу зворотнього зв'язкупідсилювача. Схема вибіркового підсилювача з подвійним Т-подібним мостом у ланцюгу негативного зворотного зв'язку показана на малюнку:

Коефіцієнт передачі фільтра (крива 3) зменшується від 0 до 1. АЧХ підсилювача ілюструється кривою 1. На квазірезонансній частоті коефіцієнт передачі фільтра в ланцюзі негативного зворотного зв'язку дорівнює нулю, Uвих максимально. При частотах ліворуч і праворуч від f0 коефіцієнт передачі фільтра прагне одиниці і Uвих = Uвх. Таким чином фільтр виділяє смугу пропускання f, а підсилювач здійснює операцію аналогового посилення.

Генератори гармонійних коливань

У системах керування використовуються генератори сигналів різного виду. Генератором гармонійних коливань називають пристрій, що створює змінну синусоїдальну напругу.

Структурна схема такого генератора показана на малюнку:

Вхідний сигнал відсутній. Uвих = К · Uос.

Для виникнення синусоїдальних коливань має виконуватися умова самозбудження лише однієї частоти:
К · γ = 1 - баланс амплітуд,
φ + ψ = 2πn – баланс фаз,
де К - коефіцієнт посилення підсилювача,
γ – коефіцієнт передачі ланки позитивного зворотного зв'язку,
φ – зсув по фазі для підсилювача,
ψ - зрушення по фазі для ланцюга зворотного зв'язку,
n = 0, 1, ...

Основними генераторами синусоїдальних сигналів є фільтри, наприклад міст Вина. Генератор на основі ОУ, що містить міст Вина, представлений на малюнку:

Генератор виробляє синусоїдальний сигнал частотою.

На частоті f0 коефіцієнт передачі фільтра = 1/3. Підсилювач повинен мати коефіцієнт посилення ≥ 3, який задається резисторами R1 і R2. Важливою проблемоює стабілізація амплітуди Uвих, яка забезпечується у веденням резистора R3 та стабілітронів VD1 та VD2. При малих Uвих напруга на VD1 і VD2 менша за напругу стабілізації і R3 не зашунтована стабілітронами. У цьому До > 3 і Uвых зростає. При досягненні напруги на стабілітронах, рівної напруги стабілізації, той чи інший стабілітрон відкривається і пара стабілітронів шунтує опір R3. Коефіцієнт посилення стає рівним і напруга Uвих починає зменшаться, коефіцієнт посилення знову стає більше 3 і Uвих знову буде зменшаться, але вже й у протилежному напрямку. Таким чином стабілітрони запобігають насиченню.

При використанні даного генераторанавантаження бажано підключати через буферний каскад.

Матеріал для підготовки до атестації

Відкрила цикл статей для будівельних цеглинок сучасної аналогової електроніки - операційні підсилювачі. Було дано визначення ОУ та деякі параметри, також наведено класифікацію операційних підсилювачів. Ця стаття розкриє таке поняття як ідеальний операційний підсилювач, і буде наведено основні схеми включення операційного підсилювача.

Ідеальний операційний підсилювач та його властивості

Так як наш світ не є ідеальним, так і ідеальних операційних підсилювачів немає. Однак параметри сучасних ОУ перебувають на достатньо високому рівнітому аналіз схем з ідеальними ОУ дає результати, дуже близькі до реальних підсилювачів.

Для розуміння роботи схем з операційними підсилювачами вводиться ряд припущень, що наводять реальні операційні підсилювачі ідеальним підсилювачам. Таких припущень лише п'ять:

1. Струм, що протікає через входи ОУ, приймається рівним нулю.
2. Коефіцієнт посилення ОУ приймається нескінченно великим, тобто вихідна напруга підсилювача може досягти будь-яких значень, проте реальність обмежена напругою харчування.
3. Різниця напруг між входами ідеального ОУ дорівнює нулю, тобто якщо один із висновків з'єднаний із землею, то й другий висновок має такий самий потенціал. Звідси також випливає, що вхідний опір ідеального підсилювача нескінченно.
4. Вихідний опір ідеального ОУ дорівнює нулю.
5. Амплітудно-частотна характеристика ідеального ОУ є плоскою, тобто коефіцієнт посилення залежить від частоти вхідного сигналу.

Близькість параметрів реального операційного підсилювача до ідеальних визначає точність, з якою може працювати даний ОУ, а також з'ясувати цінність конкретного операційного підсилювача швидко і правильно зробити вибір відповідного ОУ.

Виходячи з вищеописаних припущень, з'являється можливість проаналізувати та вивести співвідношення для основних схем включення операційного підсилювача.

Основні схеми включення операційного підсилювача

Як зазначалося в попередній статті, операційні підсилювачі працюють тільки зі зворотними зв'язками, від виду якої залежить, чи працює підсилювач операцій у лінійному режимі або в режимі насичення. Зворотний зв'язок з виходу ОУ на його вхід, що інвертує, зазвичай призводить до роботи ОУ в лінійному режимі, а зворотний зв'язок з виходу ОУ на його неінвертуючий вхід або робота без зворотного зв'язку призводить до насичення підсилювача.

Підсилювач, що не інвертує

Неінвертуючий підсилювач характеризується тим, що вхідний сигналнадходить на неінвертуючий вхід операційного підсилювача. Дана схема включення зображена нижче

Робота даної схеми пояснюється в такий спосіб, з урахуванням показників ідеального ОУ. Сигналу надходить на підсилювач з нескінченним вхідним опором, а напруга на вході, що не інвертує, має таке ж значення, як і на вході, що інвертує. Струм на виході операційного підсилювача створює на резисторі R2 напругу, що дорівнює вхідної напруги.

Таким чином, основні параметри даної схеми описуються наступним співвідношенням

Звідси виводиться співвідношення для коефіцієнта посилення підсилювача, що не інвертує.

Таким чином, можна дійти невтішного висновку, що у коефіцієнт посилення впливають лише номінали пасивних компонентів.

Слід зазначити особливий випадокколи резистора R2 набагато більше R1 (R2 >> R1), тоді коефіцієнт посилення буде прагнути до одиниці. У цьому випадку схема підсилювача, що не інвертує, перетворюється в аналоговий буфер або операційний повторювач з одиничним коефіцієнтом передачі, дуже великим вхідним опором і практично нульовим вихідним опором. Що забезпечує ефективну розв'язку входу та виходу.

Підсилювач, що інвертує

Підсилювач, що інвертує, характеризується тим, що неінвертуючий вхід операційного підсилювача заземлений (тобто підключений до загального виведення живлення). В ідеальному ОУ різниця напруги між входами підсилювача дорівнює нулю. Тому ланцюг зворотного зв'язку повинен забезпечувати напругу на вході, що інвертує, також рівну нулю. Схема підсилювача, що інвертує, зображена нижче

Робота схеми пояснюється так. Струм протікає через інвертуючий висновок в ідеальному ОУ дорівнює нулю, тому струми, що протікають через резистори R1 і R2 рівні між собою і протилежні у напрямку, тоді основне співвідношення матиме вигляд

Тоді коефіцієнт посилення даної схеми дорівнюватиме

Знак мінус у цій формулі вказує на те, що сигнал на виході схеми інвертовано по відношенню до вхідного сигналу.

Інтегратор

Інтегратор дозволяє реалізувати схему, в якій зміна вихідної напруги пропорційно до вхідного сигналу. Схема найпростішого інтегратора на ОУ показана нижче

Інтегратор на операційному підсилювачі.

Ця схема реалізує операцію інтегрування над вхідним сигналом. Я вже розглядав схеми інтегрування різних сигналівза допомогою інтегруючих. Інтегратор реалізує аналогічну зміну вхідного сигналу, однак він має ряд переваг у порівнянні з інтегруючими ланцюжками. По-перше, RC і RL ланцюжка значно послаблюють вхідний сигнал, а по-друге, мають високу вихідний опір.

Таким чином, основні розрахункові співвідношення інтегратора аналогічні інтегруючим RC і RL ланцюжкам, а вихідна напруга складе

Інтегратори знайшли широке застосування в багатьох аналогових пристроях, таких як активні фільтри та системи автоматичного регулювання

Диференціатор

Диференціатор за своєю дією протилежний роботі інтегратора, тобто вихідний сигнал є пропорційним швидкості зміни вхідного сигналу. Схема найпростішого диференціатора показана нижче

Диференціатор реалізує операцію диференціювання над вхідним сигналом і аналогічний дії диференціюючих, крім того має найкращі параметрив порівнянні з RC і RL ланцюжками: практично не послаблює вхідний сигнал і має значно менший вихідний опір. Основні розрахункові співвідношення і реакція різні імпульси аналогічна диференціюючим ланцюжкам.

Вихідна напруга складе

Однією зі схем на операційному підсилювачі, які знайшли застосування, є перетворювач, що логарифмує. У даному схемівикористовується властивість або біполярний транзистор. Схема найпростішого логарифмічного перетворювача представлена ​​нижче

Дана схема знаходить застосування, перш за все як компресор сигналів для збільшення динамічного діапазонуа також для виконання математичних функцій.

Розглянемо принцип роботи логарифмічного перетворювача. Як відомо струм, що протікає через діод, описується наступним виразом

де I O - Зворотний струм діода,
е – число е, основа натурального логарифму, e ≈ 2,72,
q – заряд електрона,
U – напруга на діоді,
k – постійна Больцмана,
T – температура у градусах Кельвіна.

При розрахунках можна приймати I O ≈ 10-9 А, kT/q = 25 мВ. Таким чином, вхідний струм даної схеми складе

тоді вихідна напруга

Найпростіший логарифмічний перетворювач практично не використовується, оскільки має низку серйозних недоліків:

1. Висока чутливість до температури.
2. Діод не забезпечує достатньої точності перетворення, оскільки залежність між падінням напруги та струмом діода не зовсім логарифмічна.

Внаслідок цього замість діодів застосовують у діодному включенніабо із заземленою базою.

Схема експоненційного перетворювач виходить з логарифмічного перетворювача шляхом зміни місця діода та резистора у схемі. А робота такої схеми так само як і логарифмічного перетворювача заснована на логарифмічній залежності між падінням напруги на діоді і струмом, що протікає через діод. Схема експоненційного перетворювача показана нижче

Робота схеми описується відомими виразами

Таким чином, вихідна напруга складе

Також як і логарифмічний перетворювач, найпростіший експоненційний перетворювач з діодом на вході застосовують рідко, внаслідок вищеописаних причин, тому замість діодів на вході використовують біполярні транзистори в діодному включенні або загальної бази.

Операційні підсилювачічасто використовуються для виконання різних операцій: підсумовування сигналів, диференціювання, інтегрування, інвертування і т. д. А також операційні підсилювачі були розроблені як удосконалені
балансні схеми посилення

Операційний посилювач- Універсальний функціональний елемент, що широко використовується в сучасних схемах формування та перетворення інформаційних сигналів різного призначенняяк в аналоговій, так і в цифрової техніки. Давайте розглянемо види підсилювачів.

Підсилювач, що інвертує

Розглянемо схему простого підсилювача, що інвертує:

а) падіння напруги на резисторі R2 дорівнює Uвих,

б) падіння напруги на резисторі R1 дорівнює Uвх.

Uвих/R2 = -Uвх/R1, або коефіцієнт посилення за напругою = Uвих/Uвх = R2/R1.

Щоб зрозуміти, як працює зворотний зв'язок, уявімо собі, що у вхід поданий певний рівень напруги, скажімо 1 У. Для конкретизації припустимо, що резистор R1 має опір 10 кОм, а резистор R2 — 100 кОм. Тепер уявімо, що напруга на виході вирішила вийти з покори і дорівнювала 0 В. Що станеться? Резистори R1 і R2 утворюють дільник напруги, за допомогою якого потенціал входу, що інвертує, підтримується рівним 0,91 В. Операційний підсилювач фіксує неузгодженість по входах, і напруга на його виході починає зменшуватися. Зміна продовжується доти, поки вихідна напруга не досягне значення -10 В, в цей момент потенціали входів ОУ стануть однаковими та рівними потенціалу землі. Аналогічно, якщо напруга на виході почне зменшуватися і далі і стане більш негативним, ніж -10 В, то потенціал на вході, що інвертує, стане нижче потенціалу землі, в результаті вихідна напруга почне зростати.

Недолік цієї схеми полягає в тому, що вона має малий вхідний імпеданс, особливо для підсилювачів з великим коефіцієнтом посилення за напругою (при замкнутого ланцюгаОС), у яких резистор R1, як правило, буває невеликим. Цей недолік усуває схема, наведена нижче, на рис. 4.

Підсилювач, що не інвертує. Підсилювач постійного струму.

Розглянемо схему на рис. 4. Аналіз її дуже простий: UA = Uвх. Напруга UA знімається з дільника напруги: UA = Uвих R1/(R1+R2). Якщо UA = Uвх, то коефіцієнт посилення = Uвих/Uвх = 1+R2/R1. Це неінвертуючий підсилювач. У наближенні, яким ми скористаємося, вхідний імпеданс цього підсилювача нескінченний (для ОУ типу 411 він становить 1012 Ом і більше для ОУ на біполярних транзисторах зазвичай перевищує 108 Ом). Вихідний імпеданс, як і попередньому випадку, дорівнює часткам ома. Якщо, як у випадку з підсилювачем, що інвертує, ми уважно розглянемо поведінку схеми при зміні напруги на входах, то побачимо, що вона працює, як обіцяно.

Підсилювач змінного струму

Схема вище також є підсилювачем постійного струму. Якщо джерело сигналу і підсилювач пов'язані між собою змінним струмом, то для вхідного струму (дуже невеликого за величиною) потрібно передбачити заземлення, як показано на рис. 5. Для представлених на схемі величин компонентів коефіцієнт посилення по напрузі дорівнює 10 а точці -3 дБ відповідає частота 16 Гц.

Підсилювач змінного струму. Якщо посилюються лише сигнали змінного струму, можна зменшити коефіцієнт посилення для сигналів постійного струму до одиниці, особливо якщо підсилювач має великий коефіцієнт посилення по напрузі. Це дозволяє зменшити вплив існуючого кінцевого «наведеного до входу напруги зсуву».

Для схеми представленої на рис. 6, точці -3 дБ відповідає частота 17 Гц; на цій частоті імпеданс конденсатора дорівнює 2,0 кОм. Зверніть увагу, що конденсатор має бути більшим. Якщо для побудови підсилювача змінного струму використовувати підсилювач, що не інвертує, з великим посиленням, то конденсатор може виявитися надмірно великим. У цьому випадку краще обійтися без конденсатора і налаштувати напругу зсуву так, щоб воно дорівнювало нулю. Можна скористатися іншим методом – збільшити опори резисторів R1 та R2 та використовувати T-подібну схему дільника.

Незважаючи на високий вхідний імпеданс, якого завжди прагнуть розробники, схемі неінвертуючого підсилювача не завжди віддають перевагу перед схемою підсилювача, що інвертує. Як ми побачимо надалі, підсилювач, що інвертує, не пред'являє настільки високих вимогдо ОУ і, отже, має кілька кращими характеристиками. Крім того, завдяки уявному заземленню зручно комбінувати сигнали без їхнього взаємного впливу один на одного. І нарешті, якщо розглянута схема підключена до виходу (стабільного) іншого ОУ, то величина вхідного імпедансу вам байдужа — це може бути 10 кОм чи нескінченність, оскільки у разі попередній каскад виконуватиме свої функції стосовно наступному.

Повторювач

На рис. 7 представлений повторювач, подібний до еммітерного, на основі операційного підсилювача.

Він є нічим іншим, як неинвертирующий підсилювач, у якому опір резистора R1 дорівнює нескінченності, а опір резистора R2 — нулю (коефіцієнт посилення = 1). Існують спеціальні операційні підсилювачі, призначені для використання тільки в якості повторювачів, вони мають покращені характеристики (в основному більш високою швидкодією), прикладом такого операційного підсилювача є схема типу LM310 або OPA633, а також схеми спрощеного типу, наприклад схема типу TL068 (вона випускається в транзисторному корпусі із трьома висновками).

Підсилювач з одиничним коефіцієнтом посилення називають іноді буфером, так як він має ізолюючі властивості (великий вхідний імпеданс і малий вихідний).

Основні застереження під час роботи з ОУ

1. Правила справедливі для будь-якого операційного підсилювача за умови, що він знаходиться у активному режимі, тобто. його входи та виходи не перевантажені.

Наприклад, якщо подати на вхід підсилювача надто великий сигнал, Це призведе до того, що вихідний сигнал буде зрізатися поблизу рівня UКК чи UЭЭ. У той час, коли напруга на виході виявляється фіксованою на рівні напруги зрізу, напруга на входах не може не змінюватися. Розмах напруги на виході операційного підсилювача не може бути більшим за діапазон напруги живлення (зазвичай розмах менше діапазону живлення на 2 В, хоча в деяких ОУ розмах вихідної напруги обмежений однією або іншою напругою живлення). Аналогічне обмеження накладається на вихідний діапазон сталості джерела струму на основі операційного підсилювача. Наприклад, у джерелі струму з плаваючим навантаженням максимальне падіння напруги на навантаженні при «нормальному» напрямку струму (напрямок струму збігається з напрямком прикладеної напруги) становить UКК - Uвх, а при зворотному напрямкуструму (навантаження в такому випадку може бути досить дивним, наприклад, воно може містити переполюсовані батареї для отримання прямого струму заряду або може бути індуктивним і працювати зі струмами, що змінюють напрямок) -Uвх - UЕЕ.

2. Зворотний зв'язок має бути негативним. Це означає (крім усього іншого), що не можна плутати входи, що інвертують і не інвертують.

3. У схемі операційного підсилювача обов'язково має бути передбачено ланцюг зворотного зв'язку по постійному струму, інакше операційний підсилювач обов'язково потрапить у режим насичення.

4. Багато операційних підсилювачів мають досить малу гранично допустиму диференціальну вхідну напругу. Максимальна різниця напруг між інвертуючим і неінвертуючим входами може бути обмежена величиною 5 для будь-якої полярності напруги. Якщо знехтувати цією умовою, то виникнуть великі вхідні струми, які призведуть до погіршення характеристик або навіть руйнування операційного підсилювача.

Поняття «зворотний зв'язок» (ОС) належить до поширених, воно давно вийшло за межі вузької галузі техніки і використовується сьогодні в широкому значенні. У системах управління зворотний зв'язок використовується для порівняння вихідного сигналу з заданим значеннямта виконання відповідної корекції. Як «система» може виступати будь-що, наприклад процес керування автомобілем, що рухається по дорозі — за вихідними даними (положенням машити та її швидкістю) стежить водій, який порівнює їх з очікуваними значеннями і відповідно коригує вхідні дані (за допомогою керма, перемикача швидкостей, гальма). У підсилювальній схемі вихідний сигнал повинен бути кратний вхідному, тому у підсилювачі зі зворотним зв'язком вхідний сигнал порівнюється з певною частиною вихідного сигналу.

Все про зворотний зв'язок

Негативний зворотний зв'язок- Це процес передачі вихідного сигналу назад на вхід, при якому погашається частина вхідного сигналу. Може здатися, що це дурна витівка, яка призведе лише до зменшення коефіцієнта посилення. Саме такий відгук отримав Гарольд С. Блек, який у 1928 р. спробував запатентувати негативний зворотний зв'язок. «До нашого ізопрелення поставилися так само, як до вічному двигуну(журнал IEEE Spectrum за грудень 1977 р.). Справді, негативний зворотний зв'язок зменшує коефіцієнт посилення, але при цьому він покращує інші параметри схеми, наприклад усуває спотворення та нелінійність, згладжує частотну характеристику(Приводить її у відповідність з потрібною характеристикою), робить поведінку схеми передбачуваною. Чим глибший негативний зворотний зв'язок, тим менше зовнішні характеристикипідсилювача залежать від характеристик підсилювача з розімкнутим зворотним зв'язком (без ОС), і в кінцевому рахунку виявляється, що вони залежать тільки від властивостей самої схеми ОС. Операційні підсилювачі зазвичай використовують у режимі глибокого зворотного зв'язку, а коефіцієнт посилення по напрузі в розімкнутій петлі ОС (без ОС) досягає в цих схемах мільйона.

Ланцюг ОС може бути частотно-залежним, тоді коефіцієнт посилення певним чином залежатиме від частоти (прикладом може служити підсилювач звукових частоту програвачі зі стандартом RIAA); якщо ж ланцюг ОС є амплітудно-залежним, то підсилювач має нелінійною характеристикою(поширеним прикладом такої схеми є логарифмічний підсилювач, В якому в ланцюзі ОС використовується логарифмічна залежність напруги UБЕ від струму IК в діоді або транзисторі). Зворотний зв'язок можна використовувати для формування джерела струму (вихідний імпеданс близький до нескінченності) або джерела напруги (вихідний імпеданс близький до нуля), з її допомогою можна отримати дуже великий або малий вхідний опір. Власне кажучи, той параметр, яким вводиться зворотний зв'язок, з її допомогою поліпшується. Наприклад, якщо для зворотного зв'язку використовувати сигнал, пропорційний вихідному струму, то отримаємо гарне джерелоструму.

Зворотний зв'язок може бути позитивним; її використовують, наприклад, у генераторах. Як не дивно, вона не така корисна, як негативна ОС. Швидше вона пов'язана з неприємностями, тому що у схемі з негативною ОС на високій частотіможуть виникати досить великі зрушення по фазі, що призводять до виникнення позитивної ОС та небажаних автоколивань. Для того, щоб ці явища виникли, не потрібно прикладати великі зусилля, А ось для запобігання небажаним автоколиванням вдаються до методів корекції.

Операційні підсилювачі

У більшості випадків, розглядаючи схеми із зворотним зв'язком, ми матимемо справу з операційними підсилювачами. Операційний підсилювач (ОУ) - це диференціальний підсилювач постійного струму з дуже великим коефіцієнтом підсилення та несиметричним входом. Прообразом ОУ може бути класичний диференціальний підсилювач з двома входами і несиметричним виходом; щоправда, слід зазначити, що реальні операційні підсилювачі мають значно більше високими коефіцієнтамипосилення (зазвичай порядку 105 - 106) і меншими вихідними імпедансами, а також допускають зміну вихідного сигналу майже в повному діапазоні напруги живлення (зазвичай використовують розщеплені джерела живлення ±15 В).

Символи «+» і «-» не означають, що на одному вході потенціал завжди має бути позитивнішим, ніж на іншому; ці символи просто вказують відносну фазу вихідного сигналу (це важливо, якщо у схемі використовується негативна ОС). Щоб уникнути плутанини, краще називати входи «інвертуючий» і «неінвертуючий», а не вхід «плюс» і вхід «мінус». На схемах часто не показують підключення джерел живлення до ОУ та висновок, призначений для заземлення. Операційні підсилювачі мають колосальний коефіцієнт посилення по напрузі і ніколи (за рідкісним винятком) не використовуються без зворотного зв'язку. Можна сказати, що операційні підсилювачі створені для роботи із зворотним зв'язком. Коефіцієнт посилення схеми без зворотний зв'язок настільки великий, що за наявності замкнутої петлі ОС характеристики підсилювача залежить тільки від схеми зворотний зв'язок. Звичайно, при докладнішому вивченні має виявитися, що таке узагальнене висновок справедливе не завжди. Почнемо ми з того, що просто розглянемо, як працює операційний підсилювач, а потім при необхідності будемо вивчати його ретельніше.

Промисловість випускає буквально сотні типів операційних підсилювачів, які мають різними перевагамиодин перед одним. Повсюдне поширення набула дуже хороша схематипу LF411 (або просто «411»), представлена ​​ринку фірмою National Semiconductor. Як і всі операційні підсилювачі, вона являє собою крихітний елемент, розміщений у мініатюрному корпусііз дворядним розташуванням висновків міні-DIP. Ця схема недорога і зручна у користуванні; промисловість випускає покращений варіант цієї схеми (LF411A), а також елемент, розміщений у мініатюрному корпусі і містить два незалежні операційні підсилювачі (схема типу LF412, яку називають також «здвоєний» операційний підсилювач). Рекомендуємо вам схему LF411 як хороший початковий щабель у розробці електронних схем.

Схема типу 411 - це кристал кремнію, що містить 24 транзистора (21 біполярний транзистор, 3 польові транзистори, 11 резисторів і 1 конденсатор). На рис. 2 показано з'єднання з виводами корпусу.

Точка на кришці корпусу і виїмка з його торці служать позначення точки відліку при нумерації выводов. У більшості корпусів електронних схем нумерація висновків здійснюється у напрямку проти годинникової стрілки з кришки корпусу. Висновки "установка нуля" (або "баланс", "регулювання") служать для усунення невеликої асиметрії, можливої ​​в операційному підсилювачі.

Важливі правила

Зараз ми познайомимося з найважливішими правилами, Які визначають поведінку операційного підсилювача, охопленого петлею зворотного зв'язку Вони справедливі майже всім випадків життя.

По-перше, операційний підсилювач має такий великий коефіцієнт посилення за напругою, що зміна напруги між входами на кілька часток мілівольта викликає зміну вихідної напруги в межах його повного діапазону, тому не розглядатимемо цю невелику напругу, а сформулюємо правило I:

I. Вихід операційного підсилювача прагне до того, щоб різниця напруг між його входами дорівнювала нулю.

По-друге, операційний підсилювач споживає дуже невеликий вхідний струм (ОУ типу LF411 споживає 0,2 нА; ОУ зі входами на польових транзисторах- порядку пикоампер); не вдаючись у глибші подробиці, сформулюємо правило II:

ІІ. Входи операційного підсилювача струм не споживають.

Тут необхідно дати пояснення: правило I не означає, що операційний підсилювач дійсно змінює напругу своїх входах. Це неможливо. (Це було б не сумісне з правилом II.) Операційний підсилювач «оцінює» стан входів та за допомогою зовнішньої схемиОС передає напругу з виходу на вхід, так що в результаті різниця напруги між входами стає рівної нулю(якщо це можливо).

Ці правила створюють достатню основу розгляду схем на операційних підсилювачах.

В курсі електроніки є багато важливих тем. Сьогодні ми спробуємо розібратися з операційними підсилювачами.
Почнемо спочатку. Операційний підсилювач – це така «штука», яка дозволяє всіляко оперувати аналоговими сигналами. Найпростіші та основні - це посилення, ослаблення, додавання, віднімання та багато інших (наприклад, диференціювання або логарифмування). Абсолютна більшість операцій на операційних підсилювачах (далі ОУ) виконуються за допомогою позитивних та негативних зворотних зв'язків.
У цій статті розглядатимемо якийсь «ідеал» ОУ, т.к. переходити на конкретну модельне має сенсу. Під ідеалом мається на увазі, що вхідний опір буде прагнути до нескінченності (отже, вхідний струм буде прагнути до нуля), а вихідний опір - навпаки, буде до нуля (це означає, що навантаження не повинна впливати на вихідну напругу). Також будь-який ідеальний ОУ повинен посилювати сигнали будь-яких частот. Ну, і найважливіше, коефіцієнт посилення за відсутнього зворотний зв'язок має також прагнути нескінченності.

Ближче до діла

Операційний підсилювач на схемах дуже часто позначається рівностороннім трикутником. Зліва розташовані входи, які позначені "-" та "+", праворуч - вихід. Напруга можна подавати на будь-який із входів, один з яких змінює полярність напруги (тому його назвали інвертуючим), інший - не змінює (логічно припустити, що він називається неінвертуючим). Харчування ОУ найчастіше двополярне. Зазвичай, позитивна та негативна напруга живлення має однакове значення(Але різний знак!).
У найпростішому випадку можна підключити джерела напруги до входів ОУ. І тоді напруга на виході розраховуватиметься за формулою:
, де - напруга на вході, що не інвертує, - напруга на вході, що інвертує, - напруга на виході і - коефіцієнт посилення без зворотного зв'язку.
Подивимося ідеальний ОУ з погляду Proteus.


Пропоную пограти з ним. На неінвертуючий вхід подали напругу 1В. На інвертуючий 3В. Використовуємо "ідеальний" ОУ. Отже, отримуємо: . Але тут ми маємо обмежувач, т.к. ми не зможемо посилити сигнал вище за нашу напругу живлення. Таким чином, на виході все одно отримаємо -15В. Підсумок:


Змінимо коефіцієнт посилення (щоб Ви мені повірили). Нехай параметр Voltage Gain стане рівним двом. Те саме завдання наочно вирішується.

Реальне застосування ОУ на прикладі підсилювачів, що інвертують і неінвертують.

Є два такі основнихправила:
I. Вихід операційного підсилювача прагне до того, щоб диференціальна напруга (різниця між напругою на інвертуючому та неінвертуючому входах) дорівнювала нулю.
ІІ. Входи ОУ не споживають струму.
Перше правило реалізується з допомогою зворотний зв'язок. Тобто. напруга передається з виходу на вхід таким чином, що різниця потенціалів дорівнює нулю.
Це, як кажуть, «священні канони» у темі ОУ.
А тепер, конкретніше. Підсилювач, що інвертуєвиглядає саме так (звертаємо увагу на те, як розташовані входи):


З першого «канону» отримуємо пропорцію:
, і трохи «почаклувавши» з формулою виводимо значення для коефіцієнта посилення інвертуючого ОУ:

Наведений вище скрін коментарів не потребує. Просто самі все підставте та перевірте.

Наступний етап - неінвертуючийпідсилювач.
Тут все також просто. Напруга подається безпосередньо на неінвертуючий вхід. На вхід, що інвертує, підводиться зворотний зв'язок. Напруга на вході, що інвертує, буде:
але застосовуючи перше правило, можна стверджувати, що

І знову «грандіозні» знання в галузі вищої математики дозволяють перейти до формули:
Наведу вичерпний скрін, який можете перевіряти ще раз, якщо хочете:

Насамкінець, наведу парочку цікавих схемщоб у Вас не склалося враження, що операційні підсилювачі можуть лише посилювати напругу.

Повторювач напруги (буферний підсилювач).Принцип дії такий самий, як і у транзисторного повторювача. Використовується в ланцюгах з великим навантаженням. Також, з його допомогою можна вирішити завдання з узгодженням імпедансів, якщо у схемі є небажані дільники напруги. Схема проста до геніальності:

Підсумовуючий підсилювач.Його можна використовувати, якщо потрібно скласти (відібрати) кілька сигналів. Для наочності - схема (знову звертаємо увагу на розташування входів):


Також звертаємо увагу на те, що R1 = R2 = R3 = R4, а R5 = R6. Формула розрахунку даному випадкубуде: (знайомо, чи не так?)
Таким чином, бачимо, що значення напруги, що подаються на вхід, що не інвертує, «набувають» знак плюс. На інвертуючий – мінус.

Висновок

Схеми на операційних підсилювачах надзвичайно різноманітні. У більш складних випадках Ви можете зустріти схеми активних фільтрів, АЦП та пристроїв вибірки зберігання, підсилювачі потужності, перетворювачі струму в напругу та багато інших схем.

Список джерел

Короткий список джерел, який допоможе Вам якнайшвидше освоїться як в ОУ, так і в електроніці в цілому:
Вікіпедія
П. Хоровіц, У. Хілл. «Мистецтво схемотехніки»
Б. Бейкер. «Що потрібно знати цифровому розробнику про аналогову електроніку»
Конспект лекцій з електроніки (бажано, власний)
UPD.:Дякую НЛОза запрошення

Було показано, що при використанні операційного підсилювача різних схемахвключення, посилення каскаду однією операційному підсилювачі (ОУ), залежить від глибини зворотний зв'язок. Тож у формулах визначення посилення конкретної схеми немає коефіцієнт посилення самого, якщо можна сказати, «голого» ОУ. Тобто саме той величезний коефіцієнт, який вказується в довідниках.

Тоді цілком доречно поставити запитання: «Якщо від цього величезного «довідкового» коефіцієнта не залежить кінцевий результат (посилення), тоді в чому різниця між ОУ з посиленням у кілька тисяч разів, і з таким же ОУ, але з посиленням у кілька сотень тисяч і навіть мільйонів?».

Відповідь досить проста. І в тому і в іншому випадку результат буде однаковий, посилення каскаду визначатиметься елементами ООС, але в другому випадку (ОУ з великим посиленням) схема працює стабільніше, точніше, швидкодія таких схем набагато вища. Недарма ОУ поділяються на ОУ загального застосуваннята високоточні, прецизійні.

Як уже було сказано свою назву «операційні» підсилювачі, що розглядаються, отримали в той далекий час, коли в основному застосовувалися для виконання математичних операційв аналогових обчислювальних машинах(АВМ). Це були операції додавання, віднімання, множення, поділу, зведення в квадрат і ще безлічі інших функцій.

Ці допотопні ОУ виконувались на електронних лампах, Пізніше на дискретних транзисторах та інших радіодеталях. Звичайно, габарити навіть транзисторних ОУ були досить великі, щоб використовувати їх у аматорських конструкціях.

І тільки після того, як завдяки досягненням інтегральної електроніки, ОУ стали розміром із звичайний малопотужний транзистор, то використання цих деталей у побутової апаратуриі аматорських схемахстало виправданим.

До речі, сучасні ОУ навіть досить високої якості, за ціною не набагато вище двох - трьох транзисторів. Це твердження стосується загального застосування ОУ. Прецизійні підсилювачі можуть коштувати дещо дорожче.

Щодо схем на ОУ відразу варто зауважити, що всі вони розраховані на харчування від двополярного джерела живлення. Такий режим є для ОУ найбільш «звичним», що дозволяє посилювати як сигнали змінної напругинаприклад синусоїду, але також і сигнали постійного струму або просто напруга.

І все-таки досить часто харчування схем на ОУ виробляється від однополярного джерела. Щоправда, у цьому випадку не вдається посилити постійна напруга. Але часто трапляється, що цього просто немає необхідності. Про схеми з однополярним харчуванням буде розказано далі, а поки продовжимо про схеми включення ОУ з двополярним харчуванням.

Напруга живлення більшості ОУ найчастіше перебуває у межах ±15В. Але це зовсім не означає, що цю напругу не можна зробити дещо нижчою (вище не рекомендується). Багато ОУ дуже стабільно працюють, починаючи від ±3В, а деякі моделі навіть ±1,5В. Така можливість вказується в технічної документації(DataSheet).

Повторювач напруги

Є найпростішим за схемотехнікою пристроєм на ОУ, його схема показана малюнку 1.

Рисунок 1. Схема повторювача напруги на операційному підсилювачі

Неважко бачити, що для створення такої схеми не знадобилося жодної деталі, крім ОУ. Правда, на малюнку не показано підключення живлення, але таке накреслення схем зустрічається часто-густо. Єдине, що хотілося б помітити - між висновками живлення ОУ (наприклад для ОУ КР140УД708 це висновки 7 і 4) і загальним проводом слід підключити ємністю 0,01 ... 0,5 мкФ.

Їхнє призначення в тому, щоб зробити роботу ОУ більш стабільною, позбутися самозбудження схеми по ланцюгах живлення. Конденсатори повинні бути підключені якомога ближче до висновків живлення мікросхеми. Іноді один конденсатор підключається з розрахунку на групу кількох мікросхем. Такі ж конденсатори можна побачити і на платах з цифровими мікросхемами, призначення їх те саме.

Коефіцієнт посилення повторювача дорівнює одиниці, чи, інакше, ніякого посилення немає. Тоді навіщо потрібна така схема? Тут цілком доречно згадати, що існує транзисторна схема- емітерний повторювач, основне призначення якого - узгодження каскадів з різними вхідними опорами. Подібні каскади називають ще буферними.

Вхідний опір повторювача на ОУ розраховується як добуток вхідного опору ОУ на його коефіцієнт посилення. Наприклад, для згаданого УД708 вхідний опір становить приблизно 0,5МОм, коефіцієнт посилення як мінімум 30000, а може бути і більше. Якщо ці числа перемножити, то вхідний опір виходить, 15ГОм, що можна порівняти з опором не дуже якісної ізоляції, наприклад паперу. Такого високого результату навряд чи вдасться досягти зі звичайним емітерним повторювачем.

Щоб описи не викликали сумніви, нижче будуть наведені малюнки, що показують роботу всіх схем, що описуються в програмі - симуляторі Multisim. Звичайно всі ці схеми можна зібрати на макетних платахАле нітрохи не гірші результати можна отримати і на екрані монітора.

Власне, тут навіть дещо краще: зовсім не треба лізти кудись на полицю, щоби поміняти резистор чи мікросхему. Тут все, навіть вимірювальні прилади, знаходиться в програмі, і "дістається" за допомогою мишки або клавіатури.

На малюнку 2 показана схема повторювача, виконана програмі Multisim.

Малюнок 2.

Дослідження схеми провести досить легко. На вхід повторювача від функціонального генератораподано синусоїдальний сигнал частотою 1КГц та амплітудою 2В, як показано на малюнку 3.

Малюнок 3.

Сигнал на вході та виході повторювача спостерігається осцилографом: вхідний сигнал відображається променем синього кольору, вихідний промінь – червоний.

Малюнок 4.

А чому, запитає уважний читач, вихідний (червоний) сигнал удвічі більший за вхідний синій? Все дуже просто: при однаковій чутливості каналів осцилографа обидві синусоїди з однією амплітудою та фазою зливаються в одну, ховаються один за одного.

Щоб розглянути з відразу обидві, довелося знизити чутливість однієї з каналів, у разі вхідного. В результаті синя синусоїда стала на екрані рівно вдвічі меншою, і перестала ховатися за червону. Хоча для досягнення подібного результату можна просто змістити промені органами управління осцилографа, залишивши однаковою чутливість каналів.

Обидві синусоїди розташовані симетрично щодо осі часу, що говорить про те, що постійна складова сигналу дорівнює нулю. А що буде, якщо до вхідного сигналу додати постійну невелику складову? Віртуальний генератордозволяє зрушити синусоїду по осі Y. Спробуємо зрушити її на 500мВ.

Малюнок 5.

Що з цього вийшло показано малюнку 6.

Малюнок 6.

Помітно, що вхідна та вихідна синусоїди піднялися вгору на піввольта, при цьому анітрохи не змінившись. Це говорить про те, що повторювач точно передав і постійну складову сигналу. Але найчастіше цієї постійної складової намагаються позбутися, зробити її рівною нулю, що дозволяє уникнути застосування таких елементів схеми, як міжкаскадні розділові конденсатори.

Повторювач це, звичайно, добре і навіть красиво: не знадобилося жодної додаткової деталі (хоча бувають схеми повторювачів і з незначними «добавками»), але посилення ніякого не отримали. Який це тоді підсилювач? Щоб вийшов підсилювач, достатньо додати всього кілька деталей, як це зробити буде розказано далі.

Підсилювач, що інвертує

Для того, щоб з ОУ вийшов підсилювач, що інвертує, достатньо додати всього два резистори. Що з цього вийшло показано на малюнку 7.

Рисунок 7. Схема підсилювача, що інвертує

Коефіцієнт посилення такого підсилювача розраховується за формулою K=-(R2/R1). Знак «мінус» говорить не про те, що підсилювач вийшов поганий, а лише, що вихідний сигнал буде протилежний по вхідній фазі. Недарма підсилювач і називається інвертуючим. Тут було б доречно згадати транзистор, включений за схемою з ОЕ. Там теж вихідний сигнал на колекторі транзистора знаходиться у протифазі із вхідним сигналом, поданим на базу.

Ось тут якраз і варто згадати, скільки зусиль доведеться докласти, щоби на колекторі транзистора отримати чисту неспотворену синусоїду. Потрібно відповідним чином підібрати усунення на базі транзистора. Це, як правило, досить складно, залежить від багатьох параметрів.

При використанні ОУ досить просто підрахувати опір резисторів згідно з формулою та отримати заданий коефіцієнт посилення. Виходить, що налаштування схеми на ОУ набагато простіше, ніж налаштування кількох транзисторних каскадів. Тож не треба боятися, що схема не запрацює, не вийде.

Малюнок 8.

Тут так само, як і на попередніх малюнках: синім кольором показаний вхідний сигнал, червоним він же після підсилювача. Все відповідає формулі K=-(R2/R1). Вихідний сигнал знаходиться у протифазі з вхідним (що відповідає знаку «мінус» у формулі), і амплітуда вихідного сигналу рівно вдвічі більша за вхідний. Що справедливо при співвідношенні (R2/R1)=(20/10)=2. Щоб зробити коефіцієнт посилення, наприклад, достатньо 10 збільшити опір резистора R2 до 100КОм.

Насправді схема підсилювача, що інвертує, може бути дещо складніше, такий варіант показаний на малюнку 9.

Малюнок 9.

Тут з'явилася нова деталь – резистор R3 (скоріше вона просто зникла з попередньої схеми). Його призначення у компенсації вхідних струмів реального ОУ для того, щоб зменшити температурну нестабільність постійної складової на виході. Величину цього резистора вибирають за формулою R3=R1*R2/(R1+R2).

Сучасні високостабільні ОУ допускають підключення неінвертованого входу на загальний провід без резистора R3. Хоча присутність цього елемента нічого поганого і не зробить, але за нинішніх масштабів виробництва, коли на всьому заощаджують, цей резистор воліють не ставити.

Формули для розрахунку підсилювача, що інвертує, показані на малюнку 10. Чому на малюнку? Та просто для наочності, у рядку тексту вони виглядали б не так звично і зрозуміло, були б не такі помітні.

Малюнок 10.

Про коефіцієнт посилення було сказано раніше. Тут заслуговують на увагу хіба що вхідні та вихідні опори неінвертованого підсилювача. З вхідним опором все начебто ясно: він виходить рівним опору резистора R1, а ось вихідний опір доведеться порахувати, за формулою, показаною на малюнку 11.

Літерою K позначений довідковий коефіцієнт ОУ. Ось, будь ласка, порахуйте чому дорівнюватиме вихідний опір. Вийде досить маленька цифра, навіть для середнього ОУ типу УД7 при його K” дорівнює не більше 30 000. У даному випадку це добре: адже нижчий вихідний опір каскаду (це стосується не тільки каскадів на ОУ), тим більше потужне навантаження, У розумних, звичайно, межах, до цього каскаду можна підключити.

Слід зробити окреме зауваження щодо одиниці у знаменнику формули для розрахунку вихідного опору. Припустимо, що співвідношення R2/R1 буде, наприклад, 100. Саме таке відношення вийде у разі коефіцієнта посилення підсилювача, що інвертує, 100. Виходить, що якщо цю одиницю відкинути, то особливо нічого не зміниться. Насправді, це не зовсім так.

Припустимо, що опір резистора R2 дорівнює нулю, як у випадку з повторювачем. Тоді без одиниці весь знаменник перетворюється на нуль, і таким самим нульовим буде вихідний опір. А якщо потім цей нуль виявиться десь у знаменнику формули, як на нього накажете ділити? Тому цієї начебто незначної одиниці позбутися просто неможливо.

В одній статті, навіть досить великій, не написати. Тому доведеться все, що не вміло розповісти в наступній статті. Там буде опис підсилювача, що не інвертує, диференціального підсилювача, підсилювача з однополярним харчуванням. Також буде наведено опис простих схемдля перевірки ОП.