4.4.5 Базовые аналоговые имс

К аналоговым микросхемам относят те виды ИМС, работа которых связана с обработкой аналоговых (непрерывных во времени) сигналов. Такими элементами являются усилители сигналов, генераторы аналоговых сигналов, фильтры, перемножители сигналов и др.

В настоящее время широко распространены операционные усилители ОУ). Свое название ОУ получили благодаря возможности их использования в различных функциональных схемах за счет применения обратных связей. Главным достоинством ОУ является высокий () коэффициент усиления, высокое входное и низкое выходное сопротивления, широкий диапазон рабочих частот.

Традиционно операционный усилитель имеет два входа (рис. 4.4.6) прямой и инверсный. Выходное напряжениенаходится в фазе с входным напряжениеми противофазе с входным напряжением. Питание ОУ осуществляется от двух последовательно соединенных источниковс заземленной средней точкой. Все входные и выходные сигналы ОУ измеряются относительно средней точки источника питания. Благодаря организации такого питания ОУ имеет возможность усиливать двухполярные сигналы. Питание ОУ должно быть стабильным и симметричным относительно средней точки, как правило типовые схемы ОУ имеют питание,.

Рис. 4.4.6 Операционный усилитель: а – обозначение, б – статические передаточные характеристики

Напряжение между входами ОУ равно разности и, т.е. является дифференциальным. Учитывая высокие показатели ОУ, при рассмотрении схем подключения принимаются следующие допущения: коэффициент усиления по постоянному току; входное сопротивление; выходное сопротивление, полоса пропускаемых частот от 0 до. Работа операционного усилителя поясняется в схеме без обратных связей. Если входной сигнал на инверсном входе равен нулю, то связь между входным сигналом прямого входа и выходным сигналом определяется характеристикой, показанной на рис. 4.4.6 сплошной линией, и наоборот, если напрямом входе сигнал равен нулю, то инверсный вход определяет выходной сигнал в соответствии с характеристикой, показанной штриховой линией. Если оба сигнала отличны от нуля, то их разность усиливается согласно характеристике, соответствующей большему по амплитуде сигналу. Наклон характеристик определяется собственным коэффициентом передачи, а предельное выходное напряжение определяется напряжением питания. Благодаря высоким коэффициентам усиления ОУ в схеме без обратных связей может усиливать только очень маленькие сигналы, не входя в режим насыщения, когда выходное напряжение равно по амплитуде напряжению питания.