7.2. ПРОСТЕЙШИЕ СХЕМЫ ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ

В предыдущем разделе были рассмотрены общие требования к структуре операционных усилителей. Из этих требований следует, что в схеме операционного усилителя на входе желательно иметь каскад дифференциального усиления, а на выходе-эмиттерный повторитель. Именно такой структурой обладает представленная на рис. 7.2 простейшая схема операционного усилителя.

Рис. 7.2. Простой операционный усилитель.

Для того чтобы транзистор уже при малых величинах входного сигнала не заходил в область насыщения или отсечки, потенциал на его коллекторе при отсутствии сигнала должен быть приближенно равен Величина же выходного потенциала при отсутствии сигнала должна равняться нулю. Для сдвига уровней, обеспечивающего гальваническую связь каскадов, используется стабилитрон. В приведенной схеме напряжение стабилизации стабилитрона должно составлять Если величина синфазного сигна на входах усилителя равна нулю, то при правильно выбранных параметрах схемы потенциал коллектора транзистора может изменяться от нуля до Диапазон изменений выходного напряжения усилителя составит при этом При наличии положительного синфазного сигнала на входах усилителя диапазон изменения выходного напряжения уменьшается на соответствующую этому сигналу величину в отрицательной области.

Операционный усилитель с одним каскадом усиления напряжения практически пригоден только для использования в качестве следящего усилителя, схема которого изображена на рис. 7.3. Коэффициент усиления цепи, охваченной отрицательной обратной связью получается при достаточном коэффициенте петлевого усиления.

Рис. 7.3. Следящий усилитель.

Для такого узкоспециального применения в схему усилителя введены некоторые изменения, показанные на рис. 7.3. Для повышения петлевого усиления и нагрузочной способности усилителя оба резистора заменены источниками постоянного тока.

Потенциал эмиттеров каскада дифференциального усиления составляет Так как благодаря действию обратной связи потенциал базы транзистора равен Таким образом, напряжение коллектор-эмиттер для транзистора составляет 0,6 В, а для транзистора равняется 1,2 В. Эти величины не зависят от приложенного входного напряжения, так что схема с таким распределением потенциалов вполне работоспособна. Это позволило исключить из нее стабилитрон, который в схеме на рис. 7.2 использовался для смещения выходного напряжения. Поскольку все потенциалы электродов транзистора повторяют изменения входного напряжения, такая схема обладает высоким входным сопротивлением и малой входной емкостью. Следящие усилители, работающие как указано выше, выпускаются промышленностью в монолитном интегральном исполнении

(например, усилитель LM 310 фирмы National).