Главная » Электроника » Операционный усилитель » Идеальный операционный усилитель
Идеальный операционный усилитель

Идеальный операционный усилитель

Понятие идеального операционного усилителя

Понятие идеального ОУ используется для упрощения анализа работы ОУ, достигаемого в предположении, что все основные его параметры идеальны. На деле идеальных ОУ не существует (иначе, они бы разрушили вселенную), но уровень параметров ОУ на сегодняшний день столь высок, что анализ идеального ОУ даёт результаты, очень близкие к реальности.

Существует два основных отличия идеального ОУ от реального. Во-первых, параметры по постоянному току, например напряжение смещения, вызывают отклонения от идеальности (для идеального ОУ напряжение смещения равно нулю). Во-вторых, параметры по переменному току, например коэффициент усиления, зависят от частоты и изменяются от больших значений на низких частотах до малых на высоких частотах.

Предположение об идеальности ОУ упрощает анализ и делает более ясным понимание работы схем на ОУ.

Прежде чем приступить к анализу работы идеального ОУ, необходимо сделать несколько допущений. Во-первых, ток, текущий через входы ОУ, принимается равным нулю. Это допущение вполне справедливо для ОУ с полевыми транзисторами на входе, у которых входные токи могут быть меньше пикоампер, но не всегда верно для высокочастотных ОУ с биполярными транзисторами на входе, у которых входные токи могут составлять десятки микроампер.

Во-вторых, коэффициент усиления ОУ предполагается бесконечно большим. Отсюда следовало бы, что выходное напряжение может достичь любого значения, но в реальности оно ограничено уровнями напряжения питания. Однако данное обстоятельство несущественно для нашего предположения, оно лишь определяет границы его применимости.

Предположение о бесконечности коэффициента усиления идеального ОУ влечёт за собой третье предположение — о том, что разность напряжений между входами ОУ равна нулю. Это означает, в частности, что если один из входов соединён, например, с землёй, то и другой вход имеет такой же потенциал. Отметим также, что нулевой входной ток ОУ означает, что входной импеданс ОУ бесконечен.

Четвёртое допущение  — это нулевое выходное сопротивление идеального ОУ У большинства реальных ОУ при малых токах нагрузки выходное сопротивление составляет доли ома, так что это допущение в большинстве случаев весьма близко к истине.

Пятое допущение касается амплитудно-частотной характеристики, которая у идеального ОУ предполагается плоской. Иными словами, коэффициент усиления не зависит от частоты сигнала. При использовании реальных ОУ на низких частотах это допущение вполне справедливо.

В таблице перечислены допущения, принятые при рассмотрении работы идеального ОУ, а на рис. 1 показана эквивалентная схема идеального ОУ.

Параметр
Символ
Значение
Входной ток
IIN, IB
0
Напряжение смещения нуля
VOS
0
Входное сопротивление
ZIN
Выходное сопротивление
ZOUT
0
Коэффициент усиления
a
Схема идеального ОУ

Схема идеального ОУ

В следующих статьях будут рассмотрены основные схемы на идеальном ОУ.

Метки::

Ваш отзыв