Charakteristiky operačního zesilovače

Operační zesilovač nebo op amp, jak se obvykle nazývá, je lineární zařízení, které může poskytnout ideální DC zesílení. Jsou to základně zesilovače napětí používané s externími komponenty zpětné vazby, jako jsou odporové prvky nebo kapacity. Op amp je tříterminálkové zařízení, s jedním terminálem nazývaným inverzní vstup, druhým non-inverzním vstupem a třetím výstupem. Níže je diagram typického op amp:

Jak vidíte na diagramu, op amp má tři terminály pro vstup a výstup a dva pro napájení.
Než pochopíme fungování op amp, musíme se naučit o charakteristikách op amp. Vysvětlíme je zde jednu po druhé:

Zesílení napětí bez zpětné vazby (A)

Zesílení napětí bez zpětné vazby pro ideální op amp je nekonečné. Ale typické hodnoty zesílení napětí bez zpětné vazby pro skutečný op amp se pohybují v rozmezí od 20 000 do 200 000. Nechť vstupní napětí bude Vin. Nechť A bude zesílení napětí bez zpětné vazby. Pak výstupní napětí bude Vout = AVin. Hodnota A obvykle leží v uvedeném rozmezí, ale pro ideální op amp je nekonečná.

Vstupní impedancí (Zin)

Vstupní impedancí se definuje jako vstupní napětí děleno vstupním proudem. Vstupní impedancí ideálního op amp je nekonečná. To znamená, že žádný proud neproudí vstupní obvod. Nicméně, skutečný op amp má určitý proud v vstupním obvodu v rozsahu několika pikoamperů až několika miliamperů.

Výstupní impedancí (Zout)

Výstupní impedancí se definuje jako poměr výstupního napětí k vstupnímu proudu. Výstupní impedancí ideálního op amp je nulová, nicméně skutečné op amp mají výstupní impedanci 10-20 kΩ. Ideální op amp se chová jako dokonalý zdroj napětí dodávající proud bez jakýchkoli vnitřních ztrát. Vnitřní odpor snižuje napětí dostupné pro zátěž.

Pásmo frekvencí (BW)

Ideální op amp má nekonečné pásmo frekvencí, což znamená, že může zesilovat jakýkoli signál od DC až po nejvyšší AC frekvence bez jakýchkoli ztrát. Proto se říká, že ideální op amp má nekonečnou frekvenční charakteristiku. U skutečných op amp je pásmo frekvencí obecně omezené. Omezení závisí na součinu zisku a pásma (GB). GB se definuje jako frekvence, kde zesílení zesilovače se stane jednotkové.

Offset napětí (Vio)

Offset napětí ideálního op amp je nulové, což znamená, že výstupní napětí bude nulové, pokud je rozdíl mezi inverzním a non-inverzním terminálem nulový. Pokud jsou oba terminály připojeny k zemi, výstupní napětí bude nulové. Nicméně, skutečné op amp mají offset napětí.

Poměr odmítání společného režimu (CMRR)

Společný režim se týká situace, kdy stejné napětí je aplikováno na oba inverzní a non-inverzní terminál op amp. Odmítání společného režimu se týká schopnosti op amp odmítnout signál společného režimu. Teď jsme v pozici pochopit termín poměr odmítání společného režimu.
Poměr odmítání společného režimu se týká míry schopnosti op amp odmítnout signál společného režimu. Matematicky se definuje jako

Kde AD je diferenciální zisk op amp, ∞ pro ideální op amp.
ACM se týká zisku společného režimu op amp.
CMRR ideálního op amp je ∞. To znamená, že je schopen odmítnout všechny signály společného režimu. Také z formule vidíme, že AD je nekonečné pro ideální op amp a ACM je nulové. Proto CMRR ideálního op amp je nekonečné. Proto odmítne jakýkoli signál, který je společný pro oba vstupy.
Nicméně, skutečné op amp mají konečné CMRR a neodmítají všechny signály společného režimu.

Poznámka: Respektujte původ, dokonce i kvalitní články jsou hodné sdílení, v případě porušení autorských práv prosím kontaktujte pro odebrání.