Операционные усилители без преобразования сигнала
Наиболее широкое распространение получили ОУ без преобразования сигнала, где входной каскад построен по дифференциальной схеме. ОУ этого типа состоят из каскадов: дифференциального усилителя, схемы смещения уровня напряжений, выходного усилителя мощности.
Простой дифференциальный каскад включает в себя три транзистора (рис. 9.6, а). Транзистор VT 3 работает в режиме генератора тока. Коллекторный ток этого транзистора задается стабильным напряжением на делителе R 1 R 2 и сопротивлением R э . При равенстве Ul вх и U 2вх ток I3 транзистора VT 3 протекает равными частями через транзисторы VT 1 и VT 2. В коллекторах этих транзисторов устанавливается напряжение
Напряжения Ul вых и U 2вых равны Е1/2.
В зависимости от разности между Ul вх и U 2вх выходные напряжения меняются, как показано на рис. 9.6, б.
Схема смещения уровня постоянного напряжения, которое устанавливается на коллекторах транзисторов дифференциального каскада, показана на рис. 9.7, а.
На базе транзистора VT 2 устанавливается напряжение Е2/2, Через этот транзистор протекает ток Iэ = E 2 /2 R 4 . На эмиттер транзистора VT 1 подается напряжение UK = Е1/2 (положительной полярности). Коллекторный ток транзистора VT 2 Iк = Iэ создает падение напряжения на резисторе R 3 IK = E1/2.
В результате напряжение положительной полярности эмиттера VT 1 полностью падает на резисторе R 3 и напряжение Ul вых будет равняться нулю.
Выходной каскад строится на сдвоенном эмиттерном повторителе. Когда напряжение Ul вых положительное, открывается транзистор VT 1, обеспечивающий выходной ток. Отрицательная полярность U 1вых открывает транзистор VT 2, обеспечивая выходной ток (рис. 9.7, б).
На графическом изображении ОУ (рис. 9.7, в) указаны следующие выводы: 1 — инвертирующий вход, 2 — неинвертирующий вход, 3 — подключение положительного источника питания, 4 — подключение отрицательного источника питания, 5 — выходной сигнал. Частотная характеристика ОУ приведена на рис. 9.7, г.
Перечислим основные параметры ОУ.
1. Входное сопротивление — дифференциальное сопротивление переменному току
2. Средний входной ток, при отсутствии сигнала не превышающий сотен наноампер.
3. Входной ток сдвига ΔIвх = Iвх+ - Iвх- — разность между входными токами (он в несколько раз меньше среднего входного тока).
4. Напряжение смещения (прикладывается к одному из входов, Для получения Uвых = 0), равное 1мВ.