УСТРОЙСТВО ОПЕРАЦИОННОГО УСИЛИТЕЛЯ

OP-AMP DEVICE

Artyom Unanyan

student, Department of Automation and Mathematical Modeling in the Oil and Gas Complex, Don State Technical University,

Russia, Rostov-on-Don

АННОТАЦИЯ

В данной работе исследуется внутреннее устройство операционного усилителя и обозреваются его характеристики.

ABSTRACT

In this paper, the internal structure of the operational amplifier is investigated and its characteristics are reviewed.

Ключевые слова: операционный усилитель; дифференциальный усилитель; усилитель напряжения.

Keywords: operational amplifier; differential amplifier; output stage.

Во внутренней структуре операционного усилителя общего применения, как правило, присутствуют обязательные блоки: входной, промежуточный и выходной каскады. Рассмотрим подробнее работу каждого из этих звеньев.

Входной каскад представляет собой дифференциальный усилитель (Рисунок 1).

Рисунок 1. Принципиальная схема дифференциального усилителя

Преимущества от его использования, следующие: во-первых, он обеспечивает формирование как положительного, так и отрицательного уровня сигнала, во-вторых, производит подавление синфазной составляющей входного сигнала, в-третьих, имеет высокое входное сопротивление, то есть измеряет именно напряжение, с минимально возможным искажением сигнала.

В качестве промежуточных каскадов используются усилитель напряжения и схема сдвига уровня. Первый может представлять собой дифференциальный каскад, рассмотренный нами ранее, а второй является эмиттерным повторителем. Схема сдвига уровня служит для разделения каскадов, чтобы минимизировать влияние следующего каскада на предыдущий, иными словами, выполняет роль согласующего звена.

Некоторые варианты схем сдвига уровня:

Рисунок 2. Принципиальные схемы каскадов сдвига уровня

На рисунке 2 под (а) показан наиболее простой вариант, но в этом случае не получится нулевого напряжения на выходе, т.к. делитель напряжения соединен с общим проводом. Остальные схемы должны иметь двухполярный источник питания. В схеме под (в) используется стабилитрон в качестве элемента стабилизации напряжения, а под (г) – один или несколько прямосмещенных диодов для этой же цели.

Выходной каскад, как правило, представляет собой двухтактную схему. Иногда к ней добавляется диодное смещение и защита от короткого замыкания (Рисунок 3).

Рисунок 3. Принципиальная схема выходного двухтактного каскада

В данном случае двухтактный каскад составляют транзисторы VT2 и VT3. Транзистор VT4 является каскадом предварительного усиления, а VT1 – источником тока. Транзисторы VT5 и VT6 предназначены для защиты основных усилительных транзисторов VT1 и VT2 от токов КЗ. Принцип их действия заключается в том, что в момент возникновения КЗ напряжение на резисторах R1 и R2 повышается и становится достаточным для их открытия, уменьшая тем самым ток КЗ.

Список литературы:

1. https://ru.wikipedia.org/wiki (дата обращения 15.05.2022)
2. https://economy-ru.info/info/99917// (дата обращения 12.05.2022)