рис. 1.139Операционный усилитель хорошо характеризует его передаточная характеристика — зависимость вида

uвых = f ( uдиф )

где f − некоторая функция. Изобразим график этой зависимости (рис. 1.139) для операционного усилителя К140УД1Б (это один из первых отечественных операционных усилителей).

  Эта конкретная характеристика не проходит через начало координат. У различных экземпляров операционных усилителей одного и того же типа эта характеристика может проходить как слева, так и справа от начала координат. Заранее предсказать точное положение этой характеристики невозможно. Значение напряжения uдиф, при котором выполняется условие uвых = 0, называют напряжением смещения (напряжением смещения нуля) и обозначают через Uсм. Для операционного усилителя типа К140УД1 известно только то, что напряжение Uсм лежит в диапазоне от  −10 мВ до +10 мВ. А это означает, что при нулевом напряжении uдиф напряжение uвых может лежать в пределах от минимально возможного (около  −7 В) до максимально возможного (около +10 В).

Для того чтобы при нулевом усиливаемом сигнале напряжение на выходе было равным нулю, т. е. для того, чтобы передаточная характеристика проходила через начало координат, предусматривают меры по компенсации напряжения смещения (балансировка, коррекция нуля, настройка нуля). В некоторых операционных усилителях (в том числе и типа К140УД1Б) не предусмотрены специальные выводы, воздействуя на которые можно было бы компенсировать напряжение смещения. В этом случае на входы операционного усилителя, кроме усиливаемого сигнала, нужно подавать напряжение, компенсирующее напряжение смещения. В некоторых операционных усилителях для компенсации напряжения смещения предусмотрены специальные выводы. Изобразим типовую схему включения операционного усилителя типа К140УД8А, в котором предусмотрены такие выводы (рис. 1.140).

рис. 1.140

Через NC обозначены специальные выводы для балансировки. Цифрами обозначены номера выводов.



Диапазон выходного напряжения, соответствующий почти вертикальному участку передаточной характеристики, называется областью усиления. Соответствующий этому диапазону режим работы называют режимом усиления (линейным, активным режимом). В линейном режиме

uвых = K · uдиф

где K — коэффициент усиления по напряжению (коэффициент усиления напряжения, коэффициент усиления дифференциального сигнала).

Обычно величина K лежит в пределах 104 ... 105. К примеру, для операционного усилителя типа К140УД1Б К = 1350...12000, для операционного усилителя К140УД14А K не менее 50000.

Диапазоны выходного напряжения вне области усиления называются областями насыщения. Соответствующий этим областям режим называют режимом насыщения. Обычно считается, что в режиме насыщения выполняется условие

uвых = +Uпит −3В (при uдиф > 0)

или

uвых = −Uпит +3В (при uдиф < 0)

где +Uпит и −Uпитнапряжения питания.

В приближенных расчетах иногда считают, что в режиме насыщения uвых = +Uпит  или  uвых = −Uпит

Реальные электронные устройства на основе операционного усилителя практически всегда имеют коэффициент усиления значительно меньше  K, так как в них используется отрицательная обратная связь. Пример схемы с отрицательной обратной связью приведен на рис. 1.134.

Легко заметить, что чем больше коэффициент K при заданных напряжениях +Uпит и −Uпит, тем меньше тот диапазон значений напряжения uдиф, который соответствует режиму усиления. Так, если K= 50000 и +Uпит = |−Uпит | = 15 В, то величина | uдиф | не может превышать значения 15 / 50000 = 300 · 10−6 В = 300 мкВ. Если наперед известно, что операционный усилитель работает в режиме усиления, то при практических расчетах обычно принимают, что uдиф = 0.


Рекомендуйте эту статью другим!



нояб 07, 2012 6626

Топливно-энергетический комплекс Российской Федерации, его значение и характеристика

Топливно-энергетический комплекс представляет собой сложную систему - совокупность…
volt
март 30, 2017 1429

Напряжение в 1 Вольт, физический смыл, простое определение

И сложно и просто: что такое напряжение в 1 вольт? Напряжение электрического тока –…
передача постоянного тока 1
нояб 02, 2013 4804

Передача постоянного тока

Интерес к передачам постоянного тока в России имеет свою давнюю историю. Построены ППТ…
июнь 20, 2013 4627

Преимущества асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором, формулы, перечень

Основные преимущества использования асинхронных электродвигателей (АД) с короткозамкнутым…
aes 1
март 19, 2017 630

Атомные электростанции (АЭС), принцип работы, разновидности, типы, мощность

АЭС являются тепловыми станциями, использующими тепловую энергию ядерных реакций.…