Как работает операционный усилитель: Операционные усилители – принцип действия и параметры.

Операционные усилители (на основе простейших примеров): часть 1 / Хабр

В курсе электроники есть много важных тем. Сегодня мы попытаемся разобраться с операционными усилителями.
Начнем сначала. Операционный усилитель — это такая «штука», которая позволяет всячески оперировать аналоговыми сигналами. Самые простейшие и основные — это усиление, ослабление, сложение, вычитание и много других (например, дифференцирование или логарифмирование). Абсолютное большинство операций на операционных усилителях (далее ОУ) выполняются с помощью положительных и отрицательных обратных связей.
В данной статье будем рассматривать некий «идеал» ОУ, т.к. переходить на конкретную модель не имеет смысла. Под идеалом подразумевается, что входное сопротивление будет стремиться к бесконечности (следовательно, входной ток будет стремиться к нулю), а выходное сопротивление — наоборот, будет стремиться к нулю (это означает, что нагрузка не должна влиять на выходное напряжение). Также, любой идеальный ОУ должен усиливать сигналы любых частот. Ну, и самое важное, коэффициент усиления при отсутствующей обратной связи должен также стремиться к бесконечности.

Ближе к делу

Операционный усилитель на схемах очень часто обозначается равносторонним треугольничком. Слева расположены входы, которые обозначены “-” и “+”, справа — выход. Напряжение можно подавать на любой из входов, один из которых меняет полярность напряжения (поэтому его назвали инвертирующим), другой — не меняет (логично предположить, что он называется неинвертирующий). Питание ОУ, чаще всего, двуполярное. Обычно, положительное и отрицательное напряжение питания имеет одинаковое значение (но разный знак!).
В простейшем случае можно подключить источники напряжения прямо ко входам ОУ. И тогда напряжение на выходе будет расчитываться по формуле:
, где — напряжение на неинвертирующем входе, — напряжение на инвертирующем входе, — напряжение на выходе и — коэффициент усиления без обратной связи.

Посмотрим на идеальный ОУ с точки зрения Proteus.

Предлагаю «поиграть» с ним. На неинвертирующий вход подали напряжение в 1В. На инвертирующий 3В. Используем «идеальный» ОУ. Итак, получаем: . Но тут у нас есть ограничитель, т.к. мы не сможем усилить сигнал выше нашего напряжения питания. Таким образом, на выходе все равно получим -15В. Итог:

Изменим коэффициент усиления (чтобы Вы мне поверили). Пусть параметр Voltage Gain станет равным двум. Та же задача наглядно решается.

Реальное применение ОУ на примере инвертирующего и неинвертирующего усилителей

Есть два таких основных правила:
I.Выход операционного усилителя стремится к тому, чтобы дифференциальное напряжение (разность между напряжением на инвертирующем и неинвертирующем входах) было равно нулю.
II.Входы ОУ не потребляют тока.

Первое правило реализуется за счет обратной связи. Т.е. напряжение передается с выхода на вход таким образом, что разность потенциалов становится равной нулю.
Это, так сказать, «священные каноны» в теме ОУ.
А теперь, конкретнее. Инвертирующий усилитель выглядит именно так (обращаем внимание на то, как расположены входы):

Исходя из первого «канона» получаем пропорцию:
, и немного «поколдовав» с формулой выводим значение для коэффициента усиления инвертирующего ОУ:

Приведенный выше скрин в комментариях не нуждается. Просто сами все подставьте и проверьте.

Следующий этап — неинвертирующий усилитель.
Тут все также просто. Напряжение подается непосредственно на неинвертирующий вход. На инвертирующий вход подводится обратная связь. Напряжение на инвертирующем входе будет:
, но применяя первое правило, можно утверждать, что

И снова «грандиозные» познания в области высшей математики позволяют перейти к формуле:
Приведу исчерпывающий скрин, который можете перепроверить, если хотите:

Пара интересных схем

Напоследок, приведу парочку интересных схем, чтобы у Вас не сложилось впечатления, что операционные усилители могут только усиливать напряжение.

Повторитель напряжения (буферный усилитель). Принцип действия такой же, как и у транзисторного повторителя. Используется в цепях с большой нагрузкой. Также, с его помощью можно решить задачку с согласованием импедансов, если в схеме есть нежелательные делители напряжения. Схема проста до гениальности:

Суммирующий усилитель. Его можно использовать, если требуется сложить (отнять) несколько сигналов. Для наглядности — схема (снова обращаем внимание на расположение входов):

Также, обращаем внимание на то, что R1 = R2 = R3 = R4, а R5 = R6. Формула расчета в данном случае будет: (знакомо, не так ли?)
Таким образом, видим, что значения напряжений, которые подаются на неинвертирующий вход «обретают» знак плюс. На инвертирующий — минус.

Заключение

Схемы на операционных усилителях чрезвычайно разнообразны. В более сложных случаях Вы можете встретить схемы активных фильтров, АЦП и устройств выборки хранения, усилители мощности, преобразователи тока в напряжение и многие многие другие схемы.

Список источников

Краткий список источников, который поможет Вам быстрее освоится как в ОУ, так и в электронике в целом:
Википедия
П. Хоровиц, У. Хилл. «Искусство схемотехники»
Б. Бейкер. «Что нужно знать цифровому разработчику об аналоговой электронике»

Конспект лекций по электронике (желательно, собственный)
UPD.: Спасибо НЛО за приглашение

Операционный усилитель это интегральная микросхема

Содержание

1. Операционный усилитель это элемент электроники
2. Такими безупречными характеристиками являются:
3. Существует некоторое количество ключевых схем, по которым работает ОУ:
4. Принцип действия инвертирующего усилителя
5. Принцип действия не инвертирующего усилителя
6. Принцип работы операционного усилителя в схеме вычисления — дифференциальный усилитель
7. Операционный усилитель работающий по схеме сложения

Операционный усилитель это один из главных составных частей нынешней электроники. Обладая прекрасными характеристиками и легкости расчетных функций, ОУ довольно просты в использовании. У операционных усилителей есть еще другое, параллельное название — дифференциальный усилитель, из-за того, что у него имеется возможность усиления разности входных напряжений.

В основном операционные усилители производятся в виде интегральных микросхем. В зависимости от назначения, могут размещаться по одному чипу в корпусе, а в некоторых случаях по два и более. Также производители выпускают ОУ различных модификаций, которые имеют существенные различия в технических характеристиках относительно друг друга.

По теоретическим расчетам ОУ обладает совершенными параметрами, в практическом же применении его характеристики только на пути к безупречным. Тем не менее в определенных моментах они достигаются. Применение понятия «совершенного» операционного усилителя способствует сделать расчеты более простыми.

Ламповый операционный усилитель K2-W

Такими безупречными характеристиками являются:

• бесконечно большое усиление при открытой петли обратной связи;
• бесконечно широкая полоса передаваемых частот;
• бесконечно большое входное сопротивление;
• импеданс равный нулю;
• выходное напряжение равно нулю при равенстве входных напряжений.

Из этого можно понять, что такие параметрические данные не могут быть гарантированы в полном объеме, хотя производители ежегодно улучшают характеристики операционников, тем самым делая их почти идеальными.

Существует некоторое количество ключевых схем, по которым работает ОУ:

• инвертирующий
• не инвертирующий
• вычитание
• сложение
• дифференцирование
• интегрирование
• повторитель напряжения
• аналоговый компаратор

Принцип действия инвертирующего усилителя

Данная аналоговая схема считается наиболее простой и часто используемая в электронике. Рабочие действия ОУ заключаются в усилении либо снижении сигнала на входе устройства, при этом он способен выполнять фазовую модуляцию. Функция усиливающая сигнал определяется буквенным обозначением k. Представленное графическое изображение демонстрирует определенное воздействие операционного усилителя в данной схеме:

Амплитуда отображенная синим цветом является сигналом во входном тракте устройства, а амплитуда красного цвета — выходная цепь. Как можно заметить на графике, идет двойное усиление сигнала, при этом амплитуда имеет перевернутый вид.

Принципиальная схема данного усилителя показана на снимке ниже:

Принцип действие данной схемы, как бы обосновывает популярность этого электронного прибора. Для того, чтобы определить коэффициент усиления сигнала на выходе нужно воспользоваться формулой приведенной ниже:

Включенный в схему постоянное сопротивление R3 выполняет функцию защиты микросхемы.

Принцип действия не инвертирующего усилителя

Схема не инвертирующего усилителя выполнена по аналогии инвертирующего усилителя, но с одним лишь отличием, в этом варианте не выполняется изменение полярности сигнала, то-есть фаза остается без изменений. Показанное ниже графическое изображение показывает прохождение выходного сигнала:

В данной схеме, при подаче во входную цепь синусоидального сигнала, усиленный выходной импульс, так же как и в предыдущей схеме составляет k=2, то есть двойной коэффициент усиления. График показывает, что при этом изменился только размах амплитуды.

На изображении ниже, показана схема ОУ работающего как не инвертирующий усилитель:

Показанная здесь схема, с включенными в нее парой резисторов, так же отличается своей простотой в исполнении. Сигнальный импульс по входу поступает на плюсовой вход микросхемы. Для расчета коэффициента усиления сигнала служит следующая формула:

Формула определяет: у усиливающего сигнала не должно быть условное значение, которое меньше «1», тем самым микросхема не даст возможности уменьшить сигнал.

Принцип работы операционного усилителя в схеме вычисления — дифференциальный усилитель

Следующим вариантом применения ОУ будет дифференциальный усилитель, и возможностью получения по входу разность двух сигнальных импульсов с последующим усилением. Представленный ниже график показывает работу микросхемы.

Очередная схема, способна выполнить следующую работу ОУ:

Данный вариант принципиальной схемы не такой простой как представленные выше, а немного посложнее. Для вычисления выходного напряжения, нужно воспользоваться формулой:

Одна часть формулы определяет усиление либо уменьшение, другая часть высчитывает разницу 2-х напряжений.

Операционный усилитель работающий по схеме сложения

Этот характер работы микросхемы кардинально отличается от варианта вычитания. В данном случае имеется значительное преимущество прибора, а именно: его способность обрабатывать одновременно несколько сигнальных импульсов. Такой принцип функционирования используют все звуковые микшеры.

Представленная схема показывает ее возможность сложения большого количества сигналов, она не очень сложная и разобраться с ней не составит никакого труда. Для вычисления данных применяется формула:

Начинающим. Операционные усилители

Как работает операционный усилитель?

Операционный усилитель

Содержание

Операционный усилитель – усилитель постоянного тока с очень высоким коэффициентом усиления. Он в основном используется для усиления напряжения или мощности на его входе и подачи «обработанного» усиленного сигнала на его выход. Он   обычно   работает в конфигурации с замкнутой обратной связью. Операционные усилители имеют высокий коэффициент усиления по напряжению , очень высокое входное сопротивление и очень низкое выходное сопротивление (для идеального операционного усилителя значение входного сопротивления должно быть близко к бесконечности, а выходное сопротивление близко к нулю).  Первые используемые операционные усилители использовались для выполнения математических операций, таких как сложение, вычитание или интегрирование (отсюда и название «операционный»).

Рис. 1 Графическое обозначение операционного усилителя

Операционный усилитель – конструкция

Вход со знаком «-» называется инвертирующим входом (сдвигает фазу входного сигнала на 180 градусов в сторону выхода) , а вход со знаком «+» — неинвертирующий вход. Чтобы допустить появление положительных и отрицательных напряжений на входе, а также на выходе, крайне важно обеспечить его от внешнего источника питания положительным и отрицательным напряжением через клеммы «x» и «y».

---

Операционный усилитель – Задания для школьников

Если вы учитесь или просто хотите научиться решать задачи на Операционный усилитель, посетите этот раздел нашего веб-сайта, где вы найдете большое разнообразие электронных заданий.

---

Операционный усилитель – обратная связь и принцип работы

В принципе нет разницы между обычным усилителем и операционным усилителем – оба используются для усиления напряжения или мощности. Однако режим работы обычного усилителя зависит от его внутренней структуры, режимы работы операционного усилителя в основном зависят от внешних цепей обратной связи. Для этого операционные усилители имеют постоянную обратную связь по току между каскадами усилителя и потенциал покоя на входных/выходных клеммах, равный нулю.

На инвертирующий вход усилителя подано отрицательное напряжение «V-», а на неинвертирующий вход — положительное напряжение «V+». Сигнал, возникающий между входами, называется дифференциальным напряжением «V _D », выраженным как вычитание сигналов «V–» и «V+». Также имеется дифференциальное входное сопротивление «R

D » между входами усилителя. Выходное напряжение « В _ВЫХ » сравнимо с напряжением В _D . К _uo (A _vo ) коэффициент усиления по напряжению усилителя без обратной связи.

Рис. 2. Эквивалентная схема операционного усилителя

Операционный усилитель с обратной связью

Базовая система усилителя с обратной связью показана на рис. 3. Часть выходного напряжения возвращается на вход. Если из входного напряжения вычесть напряжение обратной связи, то речь идет об отрицательной обратной связи, если прибавить – положительной обратной связи. В дальнейшем мы будем иметь дело только с отрицательными отзывами. Из вышеприведенного анализа получается следующее соотношение:

Рис. 3. Принцип отрицательной обратной связи

Чтобы объяснить, как работает схема на рис. от нуля до определенного положительного значения входного напряжения «В

в ». Сначала выходное напряжение «V _out » (и, следовательно, напряжение «βV _out ») по-прежнему равно нулю. На входе усилителя будет напряжение «В _D = V _в “, потому что это напряжение усиливается с большим положительным коэффициентом усиления “A _vd “. Следовательно, выходное напряжение «V _out » быстро увеличивается в положительном направлении, а вместе с ним и «βV _out ». Это снижает напряжение «V _D ». Для отрицательной обратной связи характерен факт противодействия изменениям входного напряжения изменениями выходного напряжения. Из этого можно сделать вывод, что установится устойчивое конечное состояние. Это будет достигнуто, когда выходное напряжение повысится настолько, чтобы выполнить следующее условие:

В простейшем случае цепь обратной связи состоит из делителя напряжения. Тогда система работает как линейный усилитель, и его усиление зависит только от делителя. Если в системе обратной связи используется RC-система, мы создадим активный фильтр . Можно также использовать в обратной связи нелинейные компоненты, такие как диоды или транзисторы, и таким образом получить, например, лог усилитель.

Операционный усилитель – параметры идеального компонента

При проектировании и анализе систем на основе операционных усилителей почти всегда следует исходить из того, что усилитель является идеальным, что означает, что он обладает следующими характеристиками: ву ) -> ∞),

Бесконечно высокое входное сопротивление,

Выходное сопротивление равно нулю,

Бесконечно широкая частотная характеристика,

Выходное напряжение равно нулю при одинаковых входных напряжениях,

Нулевой входной ток (ток не берется из внешних цепей),

Бесконечно высокий допустимый выходной ток,

Отсутствие собственного вмешательства,

Его параметры не зависят от температуры.

Операционный усилитель – параметры реальных компонентов

В действительности операционные усилители описываются следующими параметрами:

• Коэффициент усиления без обратной связи достигает очень высоких, но конечных значений,
• Входной импеданс имеет высокое значение, но конечное,
• Выходное сопротивление несколько десятков,
• Верхний предел частоты в несколько десятков МГц,
• Имеется входной ток низкой силы от 10-4 до 10-15 А,
• Они производят самоинтерференцию,
• Параметры усилителя зависят от температуры и меняются со временем использования системы.

Операционный усилитель – основные операционные системы и приложения

Операционные усилители используются в таких системах, как:

• Инвертирующие и неинвертирующие усилители,
• Предварительные усилители частоты аудио/видео,
• Суммирующие и дифференциальные усилители,
• Интеграторы,
• Повторители напряжения,
• Преобразователи тока в напряжение,
• Фазовращатели.

Операционные усилители в настоящее время являются наиболее часто используемыми компонентами во всех видах аналоговых схем, можно даже сказать, что они являются основой аналоговой электроники. Ниже вы можете найти больше самых популярных применений операционного усилителя:

• В аналоговых электронных схемах, где они отвечают за выполнение математических операций,
• В логарифмических усилителях,
• В активных фильтрах,
• В некоторых генераторах
• В линейных детекторах и пиковых детекторах,
• В схемах выборки с памятью.

Источник: А. Филипковски: «Украина электронных аналогов и цифровых технологий», WNT, Варшава 2006

Как работают операционные усилители?

Загрузить эту статью в формате .PDF

Разработчики, которые иногда воспринимаются как должное, не должны упускать из виду тонкости операционных усилителей с обратной связью по току и напряжению — незаменимых игроков в мире аналоговых и смешанных сигналов. Операционные усилители усиливают крошечные сигналы от датчиков, поэтому аналого-цифровые преобразователи (АЦП) могут их оцифровывать. Они также позволяют создавать активные фильтры с лучшими характеристиками, чем фильтры, состоящие только из катушек и конденсаторов. Хотя схема операционного усилителя на ИС имеет тенденцию быть тонкой и сложной, принципы его применения — по крайней мере, в первом приближении — относительно просты.

Определение операционного усилителя

Операционный усилитель, или операционный усилитель, обычно состоит из дифференциального входного каскада с высоким входным импедансом, промежуточного каскада усиления и двухтактного выходного каскада с низким выходным импедансом (не более 100 Ом) (рис. 1) .

1. Основные характеристики операционного усилителя включают высокое входное сопротивление, низкое выходное сопротивление и высокий коэффициент усиления без обратной связи. Все они способствуют возможности управления усилением с обратной связью посредством обратной связи и входного импеданса.

Коэффициент усиления по напряжению без обратной связи очень высок, порядка 1 миллиона. Дифференциальный входной каскад подразумевает инвертирующий и неинвертирующий вход. С двумя источниками питания (положительным и отрицательным) он может обрабатывать входные сигналы, которые не обязательно связаны с землей.

На практике операционные усилители всегда используются с отрицательной обратной связью. То есть выход возвращается на инвертирующий вход через некоторое сопротивление. Кроме того, операционные усилители могут быть оптимизированы для конкретных приложений путем акцентирования внимания на различных рабочих характеристиках 9.0200 (см. таблицу) .

Отрицательная обратная связь управляет усилением, поведением в частотной области

Отношение выходного импеданса к входному импедансу определяет усиление операционного усилителя с отрицательной обратной связью (рис. 2) . Если один из этих импедансов является реактивным (практически говоря, если это импеданс емкостной обратной связи) и имеется чисто резистивный входной импеданс, коэффициент усиления A определяется как:

 

.

В этом случае характеристика усиления зависит от частоты. С точки зрения частотной области схема представляет собой фильтр нижних частот. Во временной области выход схемы является интегралом входного сигнала. Кроме того, увеличивается кажущаяся емкость цепи. Просто изменяя входное сопротивление, становится легко построить схему с выходным напряжением, которое в 0,1, 1 или 10 раз превышает интеграл входного напряжения.

Входное смещение/смещение и синфазный сигнал

Фактические входные каскады могут быть подвержены ошибкам смещения и смещения (рис. 3) . Входные токи смещения (порядка наноампер) протекают, поскольку входное сопротивление конечно, и в конечном итоге влияют на линейность. Разработчики операционных усилителей могут отказаться от более высоких токов смещения в пользу более высоких скоростей. Смещение представляет собой разность напряжений, вызванную изменением токов смещения на двух входах.

3. Входные токи смещения, которые влияют на линейность, присутствуют, поскольку входное сопротивление не бесконечно. Смещение напряжения отражает любую разницу между токами смещения на двух входах.

Реальные операционные усилители также имеют ограничения по максимально допустимому входному напряжению. Такой допустимый синфазный сигнал обычно падает ниже напряжения питания. Некоторые операционные усилители рассчитаны на колебания входного напряжения от напряжения питания к питанию (или почти от напряжения питания к питанию).

Операционные усилители с обратной связью по напряжению и току

Между топологиями операционных усилителей с обратной связью по напряжению и току существуют практические различия как в способе их построения, так и в способах их использования.

Усилители с обратной связью по напряжению (VFB) управляют выходным напряжением, по сути, с помощью каскада усиления по напряжению (рис. 4) . Разность напряжений между двумя входами умножается на безразмерную постоянную усиления (A). В усилителе VFB с отрицательной обратной связью выходной сигнал изменяется, чтобы свести к нулю разницу напряжений между инвертирующим и неинвертирующим входом.

4. В усилителях VFB используется каскад усиления по напряжению, в котором постоянная усиления (A) умножает напряжение на входах.

Идеальный VFB должен иметь очень большой коэффициент усиления холостого хода, не зависящий от входной частоты. Однако в реальных условиях VFB коэффициент усиления разомкнутого контура велик на постоянном токе, но спадает на уровне 6 дБ/октава 9.0200 (рис. 5) . По мере уменьшения коэффициента усиления без обратной связи коэффициент усиления операционного усилителя с отрицательной обратной связью падает ниже отношения R _F / R _I . Когда коэффициент усиления холостого хода равен R _F /R _I , общий коэффициент усиления схемы будет вдвое меньше его значения по постоянному току. Это называется полосой пропускания −3 дБ.

5. В VFB усиление разомкнутого контура велико на постоянном токе. Выше этого он спадает на уровне 6 дБ/октава. Произведение коэффициента усиления на полосу пропускания, произведение коэффициента усиления на полосу пропускания, является постоянным в большей части частотного диапазона схемы усилителя.

Для большей части частотного диапазона произведение усиления на полосу пропускания или произведение усиления на полосу пропускания (GBP) становится постоянным. Следовательно, для любого данного реального усилителя VFB можно разработать схему с высоким коэффициентом усиления или широкой полосой пропускания, но не с тем и другим вместе.

С топологической точки зрения усилители с обратной связью по току (CFB) отличаются от их аналогов с VFB двумя ключевыми факторами. Во-первых, между неинвертирующим входом и инвертирующим входом находится буфер с единичным усилением (фиг. 6). Буфер обычно имеет очень высокий входной импеданс и очень низкий выходной импеданс.

6. Усилители CFB включают буфер с единичным усилением на входе. Выходное напряжение представляет собой ток, протекающий между входами, умноженный на передаточный импеданс.

Буфер по-разному влияет на характеристики CFB без обратной связи:

• Очень высокий входной импеданс на неинвертирующем входе
• Очень низкий входной импеданс на инвертирующем импедансе
• Очень низкое выходное сопротивление

Второе отличие состоит в том, что в CFB передаточная функция, работающая с током, протекающим через буфер между входами, в основном управляет выходным напряжением. Передаточное сопротивление (Z) умножает этот ток.

В CFB с отрицательной обратной связью сигнал с выхода попытается свести ток ошибки к нулю. Это также известно как «текущая обратная связь».

Важно отметить, что усилители с CFB не имеют ограничений по коэффициенту усиления и полосы пропускания, как усилители с VFB. Вместо этого усилитель CFB ограничивает размер импеданса обратной связи, который указывается как значение сопротивления в таблицах данных.

Коэффициент усиления по напряжению в усилителе с CFB (и в усилителях с VFB) в идеальном случае по-прежнему определяется отношением сопротивления обратной связи к входному сопротивлению. Но для реальных усилителей коэффициент усиления падает с увеличением частоты. Следовательно, размер резистора обратной связи влияет на частотную характеристику, что в конечном итоге ограничивает диапазон возможных значений R _F .

На практике полоса пропускания усилителя CFB немного зависит от коэффициента усиления, хотя и не так сильно, как у операционных усилителей VFB. В основном это связано с ненулевым выходным сопротивлением входного буфера, эффект которого заключается в изменении коэффициента усиления контура и, следовательно, динамики замкнутого контура.

В отличие от усилителей VFB, операционные усилители CFB не имеют ограничений по скорости нарастания. Только R _F будет управлять переходной характеристикой CFB, как и в случае с частотной характеристикой. Точно так же требуется очень мало времени (наносекунды или меньше), чтобы выходной сигнал усилителя CFB стабилизировался в пределах 0,1% от его конечного значения.

Ограничения CFB

Учитывая их преимущества в полосе пропускания, почему инженеры продолжают разрабатывать схемы с усилителями VFB? Во-первых, VFB обеспечивают более низкий уровень шума и лучшие характеристики по постоянному току, чем операционные усилители с CFB. Во-вторых, усилители VFB можно использовать в качестве интеграторов, просто используя конденсатор в качестве импеданса обратной связи. Напротив, операционные усилители CFB должны избегать прямой емкости между выходом и инвертирующим входом. Есть обходные пути, но они усложняют схему.

Характеристики операционных усилителей

В спецификациях операционных усилителей с обратной связью по напряжению указаны пять различных коэффициентов усиления: усиление без обратной связи или A _VOL (которое может составлять 160 дБ или выше без отрицательной обратной связи), усиление с обратной связью, усиление сигнала, шумовое усиление и петлевое усиление.

Коэффициент усиления контура представляет собой разницу между коэффициентами усиления разомкнутого и замкнутого контура или общий коэффициент усиления через усилитель и обратно на вход через цепь обратной связи. Он включает в себя усиление сигнала и усиление шума. Усиление сигнала — это усиление входного сигнала, а усиление шума отражает входное напряжение смещения и напряжение шума операционного усилителя на выходе.

Техническое описание также содержит различные измерения искажений. Полное гармоническое искажение (THD) и THD+N (THD плюс шум) являются измерениями искажения, генерируемого однотональным входным синусоидальным сигналом. Интермодуляционные искажения (IMD) — это измерение динамического диапазона, возникающее при взаимодействии двух тонов. Точка пересечения третьего порядка (IP3) измеряет влияние интермодуляционных искажений третьего порядка.

Другие спецификации включают точку сжатия 1 дБ. Он представляет собой уровень входного сигнала, при котором выходной сигнал сжимается на 1 дБ по сравнению с идеальной передаточной функцией входа/выхода. Это определяет конец динамического диапазона усилителя.

Отношение сигнал/шум (SNR) также определяет динамический диапазон. Он измеряет (в дБ) отношение максимального уровня сигнала к среднеквадратичному уровню минимального шума.

При работе с радиочастотами важными параметрами являются коэффициент шума и коэффициент шума. Коэффициент шума связывает шум, создаваемый усилителем, с тепловым шумом резистора 50 Ом при комнатной температуре. Коэффициент шума – коэффициент шума, выраженный в дБ; 10 × log ₁₀ (коэффициент шума).

Ссылки:

1. Юнг, Уолт, «История операционных усилителей».