Характеристики операційного підсилювача

Операційні підсилювачі або оп-ампи, як їх зазвичай називають, - це лінійні пристрої, які можуть забезпечити ідеальне DC підсилення. Вони є фундаментально пристроями для підсилення напруги, які використовуються зовнішніми компонентами зворотного зв'язку, такими як резистори або конденсатори. Оп-амп - це пристрій з трьох контактів, один з яких називається інвертуючим входом, другий - неінвертуючим входом, а третій - виходом. Нижче наведено схему типового оп-ампу:

Як видно з діаграми, оп-амп має три контакти для входу та виходу та два для живлення.
Перед тим, як ми зрозуміємо принцип роботи оп-ампу, ми повинні дізнатися про характеристики оп-ампу. Ми пояснимо їх одну за одною:

Відкрите петлеве підсилення напруги (A)

Відкрите петлеве підсилення напруги без будь-якого зворотного зв'язку для ідеального оп-ампу нескінченне. Але типові значення відкритого петлевого підсилення напруги для реального оп-ампу становлять від 20,000 до 200,000. Нехай вхідна напруга Vin. Нехай A - це відкрите петлеве підсилення напруги. Тоді вихідна напруга Vout = AVin. Значення A зазвичай знаходиться в вказаному діапазоні, але для ідеального оп-ампу воно нескінченне.

Вхідний імпеданс (Zin)

Вхідний імпеданс визначається як вхідна напруга, поділена на вхідний струм. Вхідний імпеданс ідеального оп-ампу нескінченний. Це означає, що немає струму, що протікає через вхідну цепь. Однак, у реальному оп-ампу вхідний імпеданс становить від кількох піко-ампер до кількох міліампер.

Вихідний імпеданс (Zout)

Вихідний імпеданс визначається як співвідношення вихідної напруги до вхідного струму. Вихідний імпеданс ідеального оп-ампу дорівнює нулю, однак, реальні оп-ампи мають вихідний імпеданс 10-20 кОм. Ідеальний оп-амп поводиться як ідеальний джерело напруги, що надає струм без будь-яких внутрішніх втрат. Внутрішні опори зменшують напругу, доступну навантаженню.

Ширина полоси пропускання (BW)

Ідеальний оп-амп має нескінченну ширину полоси пропускання, тобто він може підсилювати будь-який сигнал від DC до найвищих AC частот без будь-яких втрат. Отже, ідеальний оп-амп має нескінченний частотний відгук. У реальних оп-ампах ширина полоси пропускання зазвичай обмежена. Обмеження залежить від добутку гучності і ширини полоси (GB). GB визначається як частота, при якій коефіцієнт підсилення оп-ампу стає рівним одиниці.

Зміщення напруги (Vio)

Зміщення напруги ідеального оп-ампу дорівнює нулю, що означає, що вихідна напруга буде нульовою, якщо різниця між інвертуючим та неінвертуючим входами дорівнює нулю. Якщо обидва входи заземлені, вихідна напруга буде нульовою. Але реальні оп-ампи мають зміщення напруги.

Коефіцієнт відхилення загального режиму (CMRR)

Загальний режим вказує на ситуацію, коли та ж сама напруга застосовується до обох входів оп-ампу. Відхилення загального режиму вказує на здатність оп-ампу відкидати сигнали загального режиму. Тепер ми можемо зрозуміти термін коефіцієнт відхилення загального режиму.
Коефіцієнт відхилення загального режиму вказує на міру здатності оп-ампу відкидати сигнали загального режиму. Математично він визначається як

Де, AD - це диференційний коефіцієнт підсилення оп-ампу, ∞ для ідеального оп-ампу.
ACM - це коефіцієнт підсилення загального режиму оп-ампу.
Коефіцієнт відхилення загального режиму ідеального оп-ампу ∞. Це означає, що він може відкидати всі сигнали загального режиму. Також з формули бачимо, що AD нескінченний для ідеального оп-ампу, а ACM дорівнює нулю. Отже, коефіцієнт відхилення загального режиму ідеального оп-ампу нескінченний. Тому він відкидає будь-який сигнал, який є загальним для обох входів.
Однак, реальні оп-ампи мають скінченний коефіцієнт відхилення загального режиму і не відкидають всі сигнали загального режиму.

Повідомлення: Поважайте оригінал, добре статті варті поширення, якщо є порушення авторських прав, зверніться для видалення.