Операционный усилитель (сокращенно ОУ) - это базовое электронное устройство. Его характеристики, такие как высокий коэффициент усиления, высокий входной импеданс и низкий выходной импеданс, делают его широко используемым в электронных схемах. В следующем материале мы рассмотрим основные принципы работы операционных усилителей, а также несколько классических приложений, включая схемы усилителя с обратной связью, схемы компаратора, схемы интегратора и схемы дифференциатора.

Сначала давайте взглянем на схему усилителя с обратной связью.

Схема усиления с обратной связью является одним из наиболее распространенных применений операционных усилителей.Благодаря продуманному механизму обратной связи часть выходного сигнала перенаправляется на входной конец для регулировки усиления, частотной характеристики и стабильности усилителя. Среди них схема усилителя с отрицательной обратной связью является наиболее распространенным типом, который управляет коэффициентом усиления схемы за счет расширения разницы между выходным и входным сигналами. Некоторые распространенные схемы усилителей с отрицательной обратной связью включают неинвертирующие усилители, инвертирующие усилители и дифференциальные усилители. Эти схемы широко используются в различных приложениях, таких как усиление сигнала, фильтрация и вычисления, благодаря их высокому коэффициенту усиления, высокому входному сопротивлению, низкому выходному сопротивлению и превосходным линейным характеристикам.

Далее мы обсудим схему компаратора.

Схема компаратора в полной мере использует высокий коэффициент усиления и характеристики разомкнутого контура операционного усилителя для определения соотношения между величинами двух напряжений или сигналов. Схема компаратора сравнивает входной сигнал с опорным напряжением и выдает цифровой сигнал высокого или низкого уровня. Типичные схемы компараторов включают переключающие компараторы и оконные компараторы. Выход переключающего компаратора имеет только два состояния и обычно используется при проектировании цифровых логических схем и триггеров, в то время как оконный компаратор содержит несколько пороговых значений и несколько выходных состояний и широко используется для сравнения и оценки напряжения в аналоговых схемах.

Теперь обратимся к схеме интегратора.

Схема интегратора использует характеристики высокого входного сопротивления и низкого выходного сопротивления операционного усилителя для выполнения интегральной операции над входным сигналом, а выходной результат представляет собой интегральное значение входного сигнала. Схемы интегратора в основном используются в таких областях, как генерация сигналов, фильтрация, обнаружение пиков и преобразование напряжения в частоту. Некоторые распространенные схемы интеграторов включают инвертирующие и неинвертирующие интеграторы. Инвертирующий интегратор подает выходной сигнал обратно на входную клемму через отрицательную обратную связь, чтобы реализовать интегральную операцию входного сигнала. С другой стороны, неинвертирующий интегратор подает входной сигнал непосредственно на неинвертирующий вход операционного усилителя.

Наконец, мы подошли к схеме дифференциатора.

Схема дифференциатора также использует характеристики высокого входного сопротивления и низкого выходного сопротивления операционного усилителя для выполнения дифференциальных операций с входным сигналом, а выходным результатом является дифференциальное значение входного сигнала. Схемы дифференциатора в основном используются в таких областях, как обнаружение наклона сигнала и частотный анализ. Некоторые распространенные схемы дифференциатора включают инвертирующие дифференциаторы и неинвертирующие дифференциаторы. Инвертирующий дифференциатор подает выходной сигнал обратно на входную клемму через отрицательную обратную связь, чтобы реализовать дифференциальную работу входного сигнала, в то время как неинвертирующий дифференциатор напрямую вводит входной сигнал на неинвертирующую входную клемму операционного усилителя.

Операционный усилитель (сокращенно OP-AMP) представляет собой важную интегральную схему с характеристиками высокого коэффициента усиления, высокого входного сопротивления и низкого выходного сопротивления. Его можно использовать для построения функциональной схемы усиления, фильтрации, суммирования, интегрирования, дифференцирования и т. д. сигнала. . Эти классические схемы операционных усилителей имеют широкий спектр применения в проектировании электронных схем, обеспечивая гибкость и возможность настройки для различных сценариев применения.