Поскольку на входе ОУ стоит дифференциальный каскад усиления, имеющий инвертирующий и неинвертй-рующий входы, различают два основных вида включения ОУ — инвертирующее и не инвертирующее, кроме того, ОУ за счет высокого коэффициента усиления должен быть охвачен глубокой ООС для обеспечения устойчивости его функционирования.
Схема каскада с инвертирующим включением ОУ изображена на рис. 9.47, а соответствующий график зависимости выходного напряжения ОУ от входного на¬пряжения — на рис. 9.48.
Коэффициент усиления каскада с инвертирующим включением ОУ можно вычислить по формуле
_ Доос + Д1
к = ~т—
Так как сопротивление Roc много больше сопротив¬ления резистора R1, то можно записать предыдущую формулу коэффициента-усиления каскада в упрощенном варианте: К « Roc/Rl.
Неинвертирующая схема включения ОУ изображена на рис 9.49.
График зависимости выходного напряжения опера-ционного усилителя от входного напряжения приведен на рис. 9.50.
ОУ широко используются в качестве компараторов. Компаратор — такой прибор, который сравнивает напря¬жения на двух своих входах. Простейший компаратор представляет собой обыкновенный ОУ без цепей обратной связи [118]. Если напряжение на инвертирующем входе компаратора будет больше, чем на неинвертирующем входе, то на его выходе будет присутствовать напряже¬ние, соответствующее логическому нулю. Таким образом, компаратор сравнивает величины двух напряжений с противоположными полярностями напряжений. Так как Коэффициент усиления ОУ велик, сравнение вход¬ных напряжений компаратора выполняется с высокой
ностью. На выходе такого компаратора сигнал не дет соответствовать принятому уровню в типовых гических устройствах. Чтобы привести сигнал к при-тому уровню, к выходу ОУ подключают триггер — ло-ческий элемент, имеющий два инверсных друг другу стояния выходного сигнала. Они бывают следующих нов: Шмитта, RS-, D-, Т- и JK-триггер. Триггеры часто полняют функцию элементов памяти. На триггерах полняют различные счетчики и делители частоты пульсов, а также преобразователи из синусоидаль-го напряжения в прямоугольные импульсы в изме-тельной аппаратуре. Переход из одного логического стояния выхода элемента в другое не может произойти гновенно. На переходной процесс при переключении У затрачивается обычно от нескольких микросекунд о нескольких десятков миллисекунд. Если ОУ охватить "ратнЪй связью, длительность времени задержки можно римерно на порядок уменьшить.Выходное напряжение каскада с суммирующим вклю¬чением ОУ можно найти по формуле
С/вых = К • (UBXI + UBX2 + t/вхЗ).
Резистор Д4 нужен для компенсации токов на входе каскада, для чего необходимо выполнение условия, что сопротивления по постоянному току на входах ОУ должны быть равны, т. е. RX = R2 = RZ и т. д.
Схема интегрирующего включения ОУ изображена на рис. 9.52.
Выходное напряжение устройства с интегрирующим »ключ§нием ОУ можно вычислить следующим образом:
UBha. = KJUBx(t)dt
Схема дифференцирующего включения ОУ изображе¬на на рис. 9.53.
Выходное напряжение каскада с дифференцирую-|щим включением ОУ можно определить согласно выра¬жению
В дифференциаторах на ОУ велика вероятность са-мовозбуждения ввиду того, что собственные шумы ОУ усиливаясь, поступают снова на вход ОУ, причем с рос-том частоты реактивное сопротивление конденсатора С1 уменьшается и коэффициент усиления каскада на ОУ уве¬личивается, а значит, и амплитуда сигнала шумов возрас¬тает. Анализ устойчивости каскада можно вести методом графов. Если ОУ содержит внутри корпуса микросхемы всего один каскад, то спад сигнала на декаду может до¬стигать 20 дБ/декада и фазовый сдвиг может достигать 90 °. В двухкаскадном ОУ спад уровня напряжения может составлять 40 дБ/декада и сдвиг фазы может достигать 180 °, в трехкаскадном ОУ спад уровня напряжения мо¬жет составлять 60 дБ/декада, сдвиг фазы может достигать 270 °. Для снижения вероятности самовозбуждения при¬меняют отсекающие цепи, а именно — последовательно с конденсатором С1 включают резистор, а параллельно резистору .Йос — конденсатор, тогда включенная на входецепь из резистора и конденсатора на низких частотах >нынает коэффициент усиления каскада, a/RC-цепь, люченная между выходом ОУ и неинвертирующим -дом на высоких частотах, уменьшает коэффициент
ления каскада, чем достигается снижение склонности самовозбуждению дифференциального каскада на ОУ. орректированный таким образом дифференциальный
литель на ОУ может быть использован в качестве лосового фильтра.
Поскольку ОУ с управляемыми параметрами имеют сьма малую номенклатуру, применяют управление эффициентом усиления имеющихся ОУ при помощи шых внешних цепей из резисторов и конденсаторов, ичем коэффициент усиления может управляться как алоговым сигналом в аналоговых ИМС, так и цифро-кодом в цифровых микросхемах (рис. 9.54).
