Лекция 8 Применение операционных усилителей На этой лекции мы рассмотрим аспекты применения разнообразных усилителей. Но главным образом мы будем рассматривать применение ОУ, так как именно они чаще всего используются в современной электронике. Начнём именно с них. Обозначаются операционные усилители так же, как и обычные усилители - треугольником, но у ОУ два входа, и один с инверсией: Обычно слева два входа, которые различаются наличием или отсутствием кружочка, обозначающего инверсию (иногда внутри треугольника вместо кружочка пишут + и - соответственно у неинвертирующего и инвертирующего входов). Справа обычно обозначается выход ОУ. Иногда на схемах больше ничего нет, но на самом деле есть ещё и питание (+Еп и -Еп), оно обычно обозначается сверху и снизу. Кроме того, у современных ОУ есть ещё и баланс нуля, обычно два провода снизу, и провод для подключения коррекции. Ещё может быть контакт для земли, хотя он редко бывает необходим. Обычно это всё, но может быть и что-то ещё. На реальных схемах вместо слов обычно пишут номера контактов. Как мы видим, на этой схеме всего 8 контактов, вместо 12х3=36 у 12 транзисторов, а у всех элементов порядка 50...100. В этом главное преимущество микроэлектроники, так как надёжность (интенсивность отказов) главным образом определяется именно количеством контактов. Как же сделать схему усилителя на ОУ? Очевидно, надо подать на неинвертирующий вход сигнал, а с выхода часть сигнала подать на инвертирующий вход. Получится схема: Так как ОУ обладает большим Кос, можно считать, что глубина обратной связи большая, и коэффициент усиления этой схемы равен
     Но В в данном случае равно падению напряжения на R1, которое возникает из-за протекания тока по цепи Roc-R1: Следовательно, Это очень важная формула, она говорит, что Кос не зависит от К0 (когда глубина ООС большая), а зависит только от соотношения величин сопротивлений Rос и R1. Такой усилитель называется неинвертирующим. Если Roc=0 , или выходной сигнал подаётся прямо на вход, то Кос=1. Это - повторитель сигнала. Его суть состоит в согласовании входных и выходных сопротивлений. Это последовательная связь по напряжению, значит, входное сопротивление очень велико, а выходное - очень мало. Теперь рассмотрим инвертирующий усилитель (см. на рис.). Нам теперь трудно определить коэффициент обратной связи В. Но можно найти другой способ рассуждения. Как мы видели из предыдущей лекции, при ООС Uвх0=Uвх/F . Даже если Uвх велико, например, 10 В, Uвх0 всё равно очень мало. Пусть F=100, тогда это 0,1 В, а если F=1000, то это всего 10 мВ. Ну а при нормальных входных сигналах, которые обычно малы, например, 0,1 В, Uвх0 вообще мало, и равно 1...0,1 мВ. Обычно считают, что это заземление, хотя никакого заземления нет. Говорят, что на инвертирующем входе "псевдоземля" или что это "виртуальная земля". Причина этого заключается в том, что выходное напряжение не может превышать напряжение питания. Если выходное напряжение должно быть больше, усилитель не работает, так он находится "в зашкале". Напряжение питания обычно 10...30 В, а коэффициент усиления 1000...1000000. Другими словами входное напряжение не должно превышать напряжение 30 мкВ ... 30 мВ. Мы можем это считать псевдоземлёй. Теперь давайте рассмотрим протекание тока в точке соединения сопротивлений. Слева втекает входной ток Iвх, справа вытекает ток обратной связи Iос, и ещё возможен ток, протекающий к инвертирующему входу ОУ. ............