Характеристики операционного усилителя

Операционные усилители или оп усилители, как их обычно называют, являются линейными устройствами, которые могут обеспечить идеальное DC усиление. Они в основном используются для усиления напряжения с внешними компонентами обратной связи, такими как резисторы или конденсаторы. Оп усилитель является трехвыводным устройством, с одним выводом, называемым инвертирующим входом, другим — неинвертирующим входом, и последним — выходом. Ниже приведена схема типичного оп усилителя:

Как видно из схемы, оп усилитель имеет три терминала для входа и выхода и два для питания.
Прежде чем мы поймем принцип работы оп усилителя, нам следует узнать о характеристиках оп усилителя. Мы объясним их по одному:

Открытая петля коэффициента усиления (A)

Коэффициент усиления по напряжению без обратной связи для идеального оп усилителя бесконечен. Однако для реального оп усилителя значения открытого коэффициента усиления по напряжению обычно находятся в диапазоне от 20 000 до 200 000. Пусть входное напряжение будет Vin. Пусть A будет открытым коэффициентом усиления. Тогда выходное напряжение будет Vout = AVin. Значение A обычно находится в указанном выше диапазоне, но для идеального оп усилителя оно бесконечно.

Входное сопротивление (Zin)

Входное сопротивление определяется как отношение входного напряжения к входному току. Входное сопротивление идеального оп усилителя бесконечно. То есть, ток не протекает через входную цепь. Однако, реальный оп усилитель имеет некоторый ток, протекающий через входную цепь, величиной от нескольких пикоампер до нескольких миллиампер.

Выходное сопротивление (Zout)

Выходное сопротивление определяется как отношение выходного напряжения к входному току. Выходное сопротивление идеального оп усилителя равно нулю, однако, реальные оп усилители имеют выходное сопротивление от 10 до 20 кОм. Идеальный оп усилитель ведет себя как идеальный источник напряжения, подающий ток без каких-либо внутренних потерь. Внутреннее сопротивление уменьшает напряжение, доступное нагрузке.

Полоса пропускания (BW)

Идеальный оп усилитель имеет бесконечную полосу пропускания, то есть он может усиливать любые сигналы от постоянного тока до самых высоких частот переменного тока без каких-либо потерь. Поэтому говорят, что идеальный оп усилитель имеет бесконечный частотный диапазон. В реальных оп усилителях полоса пропускания, как правило, ограничена. Предельная частота зависит от произведения коэффициента усиления на полосу пропускания (GB). GB определяется как частота, при которой коэффициент усиления становится равным единице.

Смещение напряжения (Vio)

Смещение напряжения идеального оп усилителя равно нулю, что означает, что выходное напряжение будет равно нулю, если разность между инвертирующим и неинвертирующим входами равна нулю. Если оба входа заземлены, выходное напряжение будет равно нулю. Однако, реальные оп усилители имеют смещение напряжения.

Коэффициент подавления общего режима (CMRR)

Общий режим относится к ситуации, когда одинаковое напряжение прикладывается к инвертирующему и неинвертирующему входам оп усилителя. Подавление общего режима относится к способности оп усилителя отклонять сигнал общего режима. Теперь мы можем понять, что такое коэффициент подавления общего режима.
Математически коэффициент подавления общего режима определяется как

Где, AD — дифференциальный коэффициент усиления оп усилителя, ∞ для идеального оп усилителя.
ACM — это коэффициент усиления общего режима оп усилителя.
Коэффициент подавления общего режима идеального оп усилителя бесконечен. Это означает, что он может отклонять все сигналы общего режима. Также из формулы видно, что AD бесконечно для идеального оп усилителя, а ACM равно нулю. Поэтому коэффициент подавления общего режима идеального оп усилителя бесконечен. Таким образом, он будет отклонять любой сигнал, который общ для обоих входов.
Однако, реальные оп усилители имеют конечный коэффициент подавления общего режима и не отклоняют все сигналы общего режима.

Заявление: Уважайте оригинал, хорошие статьи стоят того, чтобы их делиться, если есть нарушение авторских прав, пожалуйста, свяжитесь для удаления.