Практикум с использованием миниатюрной электротехнической лаборатории мэл, компьютерного моделирования

Глава 15. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ С ОПЕРАЦИОННЫМИ УСИЛИТЕЛЯМИ
15.1. Теоретическое введение
Операционные усилители в цепях постоянного и переменного тока
Операционные усилители (ОУ) выполняются в виде интегральных микросхем и имеют в полосе частот от 0 до десятков килогерц (современные ОУ до сотен мегагерц) собственный коэффициент усиления K_U^ не менее нескольких тысяч. Обозначение ОУ на схемах показано на рис. 15.1. Вход 1, обозначенный знаком (-), называют инвертирующим. Вход 2, обозначен- ный знаком (+), называют неинвертирующим. Входы питания +Е_п и –Е_п на схемах электри-
ческих цепей часто не обозначают. Выходное напряжение U_вых  K_U^ (U₂ U₁) в области
низких частот совпадает по фазе с разностью U₂ U₁ . Поскольку K_U^ весьма велик, а U_вых

ограничено ( U_вых  Е_П
), то разностьU₂ U₁  U_
 0 . Эту разность называют диффе-

ренциальным входным напряжением или виртуальным нулем.
Свойства идеального ОУ без внешних обратных связей представлены на рис.

1. 
   Эти свойства используют при расчетах схем с ОУ. Технические характеристики ре- альных ОУ отличаются от идеальных. Дифференциальный коэффициент усиления
   

K_U^ 
^ΔUвых Δ(U₂  U₁)
имеет конечную величину, которая лежит в пределах 10³-10⁵. Входное

сопротивление
^Rв^х
составляет от единиц кОм до 1000 МОм. Выходное сопротивление

^Rв^ых
лежит в пределах от единиц до сотен Ом. Частота единичного усиления от сотен ки-

логерц до сотен мегагерц. Скорость нарастания напряжения (В/мкс), определяющая пере- ходные характеристики ОУ, может составлять от десятков мВ/мкс до сотен В/мкс. Внешние элементы образуют внешние обратные связи (ОС) операционного усилителя. ОУ с ОС имеет передаточную функцию, которая определяется параметрами элементов и схемой включения ОС. При соответствующем выборе ОС операционный усилитель можно ис- пользовать для сложения, вычитания, дифференцирования, интегрирования сигналов, а также для получения различных функциональных зависимостей. За способность вы- полнять различные математические функции ОУ и получил название «операционный усилитель».
В Таблице 15.1 показаны схемы с ОУ, которые исследуются в лабораторной ра- боте, и основные расчетные формулы.