Главная » Электроника » Операционный усилитель » Идеальный ОУ - Вместо заключения

Идеальный ОУ — Вместо заключения

Почему идеальные ОУ разрушили бы Вселенную

Идеальный ОУ имеет следующие характеристики:

  • Он не потребляет ток и поэтому не нуждается в источнике питания. Следовательно, его невозможно выключить, в случае если он представляет опасность!
  • Из-за того что источник питания отсутствует, нет ограничений на диапазон выходных напряжений, который может простираться до бесконечно больших значений.
  • Выходное сопротивление идеального ОУ равно нулю, и поэтому он способен вырабатывать бесконечно большой ток при любом выходном напряжении.
  • Бесконечно большой коэффициент усиления идеального ОУ приводит к тому, что малейший входной сигнал порождает бесконечно большое выходное напряжение той или иной полярности (конечно, в схеме без элементов обратной связи).
  • Бесконечно большая скорость изменения выходного напряжения у идеального ОУ приводит к тому, что мгновенно достигаются огромные значения выходного напряжения, способные повредить что угодно.

Таким образом, идеальный ОУ, просто лежащий на столе и не соединённый с источником питания, способен был бы уловить мельчайшие изменения напряжения между его входами и усилить их до бесконечно большого напряжения и тока на выходе. Возникающий при этом бросок энергии создал бы вокруг ОУ сферу разрушительного излучения, расширяющуюся со скоростью света!

Этот забавный анализ мы завершаем несколькими важными положениями.

Исли используется модель идеального ОУ, инженер должен также знать, как её ухудшают и изменяют параметры реального ОУ. Модель идеального ОУ полезна только на начальных стадиях моделирования и анализа работы схемы, но не способна правильно описать поведение реального ОУ.

Все математические выкладки сводятся к одной простой мысли: ОУ стремится так изменить своё выходное напряжение, чтобы сравнять напряжения на его входах. Это — главная мысль, проводимая через всю эту книгу. Это фундаментальное положение может быть использовано для выявления особенностей поведения ОУ во всех схемах и во всех областях применения. Конечно, оно должно использоваться с учётом ограничений, отмеченных в положении 1, касающемся реальных ОУ.

Очень проницательные разработчики аналоговых узлов могут заметить ошибку в сценарии «гибели вселенной» из-за идеальных ОУ и задаться вопросом: «А куда течёт выходной ток?» Когда используется ОУ с однополярным питанием, выходной ток течёт в землю. Но когда нет источника питания, то нет и земли! Ладно, чтобы проявить техническую корректность, отметим, что единственным типом идеального ОУ, который мог бы разрушить вселенную, является ОУ полностью дифференциального типа, в котором выходной ток протекает между выходами. В этой книге в деталях описано выполнение заземления для ОУ с несимметричным выходом при одно- и двуполярном питании.

 Итог

Когда приняты соответствующие допущения, анализ работы схем на ОУ очень прост. Эти допущения, включающие нулевой входной ток, нулевое входное напряжение смещения и бесконечный коэффициент усиления, являются весьма реалистичными, так как параметры современных ОУ в большинстве схем их применения близко соответствуют этим допущениям.

Для низкочастотных сигналов предположение о бесконечности коэффициента усиления ОУ близко к истине, так как большинство ОУ на низких частотах имеет огромный коэффициент усиления. Для ОУ, изготовленных по КМОП-технологии, входные токи находятся в фемтоамперном диапазоне, т. е. достаточно близки к нулю. Таким образом, реальные ОУ практически являются идеальными, по крайней мере, в не критических областях их применения.

Мы рассмотрели основные понятия и общие приемы работы с операционными усилителями, но это не конец. Продолжение следует!

Метки::

Ваш отзыв