Логарифмическая Амплитудно-частотная характеристика операционного усилителя

Одной из важных характеристик усилителей являются амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) и фазо-частотная характеристика (ФЧХ), представляющие собой зависимость амплитуды (коэффициента усиления) от частоты и угла рассогласования фаз входного и выходного сигналов от частоты соответственно. В ряде случаев коэффициенты усиления выражают в логарифмических единицах – децибелах (дБ):

Тогда зависимость коэффициента усиления от частоты называют ЛАЧХ (логарифмической амплитудно-частотной характеристикой).

Для оценки частотного диапазона усилителя измеряют его АЧХ и определяют верхнюю граничную частоту по уровню 0,707 от максимального выходного сигнала. Что соответствует снижению коэффициента на 3 дБ

Рис.1 ЛАЧХ ОУ

Реальные ОУ имеют высокий коэффициент усиления, логарифмическая амплитудно-частотная характеристика ОУ без цепей внешней обратной связи имеет вид, как показано на (рис.1). Обычно в справочниках указывают частоту, на которой коэффициент усилия равен 1 – частота единичного усилия ƒ_ед – которая обычно составляет 1 – 1000 МГц.

В ОУ нижняя частота ƒ_н=0, так как в это усилителе постоянного тока отсутствуют конденсаторы связи, которые дают спад на низких частотах усиления, а спад коэффициента усиления на верхних частотах зависит от наличия паразитных емкостей обусловленных емкостями коллекторных переходов транзисторов. Частота среза fср показывает полосу пропускания усилителя, определяется по уровню 3дБ от максимального значения коэффициента усиления.

Для анализа работы схем, основанных на ОУ, воспользуемся основными свойствами идеального ОУ:

1. Разность потенциалов между инвертирующим и неинвертирующим входами равна нулю (U_см = 0);

2. Входные токи смещения равны нулю (I⁺_вх = I^-_вх = 0)

Коэффициент усиления таких схем есть отношение входного напряжения к выходному:

АМПЛИТУДНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА

Наклон Амплитудной характеристики подчеркивает линейность зависимости выходного напряжения от входного. Горизонтальные участки соответствуют режиму работы операционного усилителя, при котором входное напряжение превышает максимальное значение

Есм – напряжение смещения, определяется при Uвых = 0 из-за разброса параметров элементов ОУ от температуры и напряжения источника питания.

Применение ОУ:

ОУ в интегральном исполнении по своим параметрам и характеристикам приближаются к идеальным ОУ.

Само название ОУ связано с известными математическими операциями (суммирования, вычитания, дифференцирования, логарифмирования, интегрирования, сравнения, умножения и т.д.), которые осуществлялись раньше с помощью ОУ.

Современные интегральные ОУ универсальны, помимо выполнения математических функций, они могут являться источниками напряжения, управления U, инвертирующие и неинвертирующие усилителями, ИПТ (источник постоянного тока), гармоническими генераторами и т.п.