Глава 9. Операционные усилители

лены конечными значениями пробивных напряжений и допусти-

мыми токами через транзисторы ОУ. К основным эксплуатаци-

онным параметрам относятся: номинальное значение питающего

напряжения U П ; допустимый диапазон питающих напряжений;

ток, потребляемый от источника I ПОТ ; максимальный выходной

ток I ВЫХ .МАКС ; максимальные значения выходного напряжения при

номинальном питании; максимально допустимые значения син-

фазных и дифференциальных входных напряжений.

§7. Типы операционных усилителей

В настоящее время в мире изготавливаются сотни наимено-

ваний интегральных ОУ. Все это многообразие можно разделить

на группы, объединенные общей технологией и схемотехникой,

точностными, динамическими или эксплуатационными характе-

ристиками, причем эти группы могут пересекаться, т.е. включать

общие элементы.

С точки зрения внутренней схемотехники операционные уси-

лители можно разделить на биполярные, биполярно-полевые и

КМОП (на комплементарных полевых транзисторах с изолиро-

ванным затвором). В биполярно-полевых ОУ полевые транзисто-

ры с управляющим p − n переходом или МОП-транзисторы обыч-

но используются в качестве входных в дифференциальном вход-

ном каскаде. За счет этого достигается высокое входное сопро-

тивление и малые входные токи.

Большая часть номенклатуры ОУ относится к усилителям об-

щего назначения. Это дешевые усилители среднего быстродействия,

невысокой точности и малой выходной мощности. Обычные парамет-

ры: KU = 20000 ÷ 200000 ; U СМ = 0 ,1 ÷ 20 мВ ; f T = 0 ,1 ÷ 10 МГц .

Типичные примеры: 140УД6, 140УД8, 153УД6, LF411.

Быстродействующие усилители при средних точностных

параметрах имеют высокие динамические характеристики

( f T = 20 ÷ 1000МГц; r = 10 ÷ 1000 B / мкс ). Быстродействие ОУ

ограничивают два обстоятельства. Во-первых, в состав входного

дифференциального усилителя входят p − n − p -транзисторы, от-

носительно низкочастотные из-за меньшей подвижности дырок

по сравнению со свободными электронами. Во-вторых, скорость

– 187 –

Л.В. Кропочева. «Усилительные устройства»

нарастания ограничена скоростью заряда корректирующего кон-

денсатора C K . Влияние первого фактора устраняют, используя

во входном каскаде более быстродействующие p -канальные

полевые транзисторы. Увеличить скорость заряда C K можно либо

увеличив ток дифференциального каскада, либо уменьшив емкость

C K . В первом случае увеличивается ток потребления ОУ, а во

втором ухудшается устойчивость. Повысить устойчивость мож-

но, вводя дополнительные фазоопережающие звенья в схему уси-

лителя или вне его. Как следствие, быстродействующие ОУ склон-

ны к неустойчивости. Типичные примеры: 140УД10, 574УД3,

154УД4, ОРА634.

Прецизионные усилители имеют высокий дифференциаль-

ный коэффициент усиления по напряжению, малое напряжение

смещения нуля и малый входной ток обычно при низком или сред-

нем быстродействии. Увеличение K U возможно путем усовер-

шенствования каскадов усиления по напряжению или применени-

ем трехкаскадной схемы (например, 551УД1), что усложняет ча-

стотную коррекцию. Радикально уменьшить смещение нуля по-

зволяет применение модуляции – демодуляции (МДМ) либо пе-

риодическая компенсация дрейфа (прерывание). Типичные при-

меры: 140УД26, МАХ400М, ОРА227 (без прерывания), ICL7652,

140УД24, МАХ430 (с прерыванием).

Микромощные усилители используются в приборах, полу-

чающих питание от гальванических или аккумуляторных бата-

рей. Эти усилители потребляют очень малый ток от источников

питания (например, ОУ МАХ406 потребляет ток не более 1,2 мкА).

Все другие параметры (особенно быстродействие) у них обычно

невысокие. Для того чтобы дать возможность проектировщику

найти компромисс между малым потреблением и низким быст-

родействием, некоторые модели микромощных ОУ выполняют

программируемыми. Программируемый ОУ имеет специальный

вывод, который через внешний резистор соединяется с общей

точкой или источником питания определенной полярности. Сопро-

тивление резистора задает ток системы токовых зеркал усилите-

ля, которые выполняют функции генераторов стабильного тока и

динамической нагрузки каскадов усилителя. Уменьшение этого

– 188 –