10.3. Неидеальность операционного усилителя
Идеальный операционный усилитель обладает бесконечно большим входным и нулевым выходным сопротивлениями, а также бесконечно большим коэффициентом усиления напряжения. Все эти характеристики невозможно получить в реальных случаях. К счастью, хотя рассмотренные выше активные фильтры сильно идеализированы, полученные результаты весьма близки к реальным в большинстве практических случаев. Однако когда операционный усилитель используется в высокопрецизионных схемах и(или) для работы на высоких частотах, становится необходимым учитывать неидеальности операционных усилителей. В этом разделе кратко рассматриваются параметры неидеальности реальных операционных усилителей и их влияние на характеристики активных фильтров.
Принципиальные свойства неидеальности операционных усилителей следующие: 1) конечность усиления напряжения; 2) частотная зависимость усиления напряжения; 3) конечность ширины полосы; 4) конечность входного сопротивления; 5) ненулевое значение выходного сопротивления; 6) нелинейность коэффициента передачи и 7) шумы операционных усилителей. Ниже рассмотрим влияние каждого из этих факторов на характеристики фильтра.
Что касается факторов 6 и 7, то создаваемые операционными усилителями шумы ограничивают минимальный рабочий сигнал активного фильтра. Для исключения проблем, связанных с нелинейными свойствами операционных усилителей, уровень сигнала активного фильтра устанавливается достаточно малым, чтобы уверенно обеспечивалась работа всех операционных усилителей в линейном режиме. Фактически совместно факторы 6 и 7 определяют диапазон сигналов, в пределах которого удовлетворительно функционирует активный фильтр.
Если принять, что величина сигналов активного фильтра установлена таким образом, что можно не учитывать факторы 6 и 7, то операционный усилитель можно представить показанной на рис. 10.40, в схемой, для которой типичны следующие значения паразитных параметров: 
.
Вообще говоря, при правильном выборе уровня полных сопротивлений активного фильтра конечность входного сопротивления и ненулевое выходное сопротивление не оказывают существенного влияния на передаточную функцию фильтра. Таким образом, почти во всех практических случаях можно не учитывать факторы 4 и 5. Следовательно, реальный операционный усилитель может быть представлен схемой рис. 10.40, г.
В оставшейся части данного раздела рассматривается в основном влияние конечности усиления напряжения, частотной
Рис. 10.40. Условное обозначение операционного усилителя (а); эквивалентная схема идеального операционного усилителя (б); эквивалентная схема реального операционного усилителя (в); упрощенная эквивалентная схема реального операционного усилителя (г).
зависимости усиления напряжения и конечной ширины полосы Операционного усилителя на характеристики некоторых типовых схем, построенных на этих усилителях.
