Операционният усилвател е интегрална схема, която има функцията на усилвател, чиито свойства до известна степен са близки до идеалния усилвател. Считаме за идеален усилвател верига, която има безкрайно входно съпротивление, нулево изходно съпротивление и неговото усилване на напрежението се доближава до безкрайността. Истинският операционен усилвател не може да достигне тези стойности, но някои параметри ги приближават. Входното съпротивление OZ има размер от порядъка на няколко MΩ (макс. 10 MΩ). Изходното съпротивление е няколко десетки ома (мин. 10 Ω). Усилването на напрежението е около 2,10 3 до 3,10 6. OZ се различава от класическия усилвател в относително сложната си универсална подредба. OZ обикновено има 2 входа и може да обработва 2 отделни сигнала. Единият вход е неинвертиращ и маркиран със знак + (плюс), другият вход е инвертиращ и маркиран със знак - (минус).
Познаваме 3 основни типа търговски марки
Фиг. 32.а. Операционен усилвател а) с инвертиращ вход, б) неинвертиращ вход, в) със симетричен диференциален вход
Третият тип е най-често срещаният. Изходът от OZ обикновено е асиметричен, изходният сигнал се взема от земята и следователно входните сигнали винаги трябва да се отнасят към земята.
Всеки операционен усилвател трябва да бъде захранван. Източникът на напрежение е свързан към OZ клемите, изброени в каталожните данни на производителя.
Връзката на OZ може да бъде във функцията на усилвател: инвертиращ, инвертиращ с висок коефициент на усилване, неинвертиращ, диференциален, интегриращ, производен.
1. OZ връзка във функцията на инвертиращ усилвател: Сигналът се подава към инвертиращия вход (-). Общото усилване на усилвателя се дава от съотношението на резистори R1 и R2.
Фиг. 32. б. Свързване на OZ във функция на инвертиращ усилвател
2. Свързване на OZ във функция на инвертиращ усилвател с висока печалба:
За полученото усилване към изхода е свързан делител на напрежение R4 - R5. Връзката се прилага:
Изходното съпротивление на двете връзки е равно на съпротивлението на резистор R1. Резисторът R3 компенсира частично ефекта на входния ток OZ. Неговата съпротива се избира според връзката:
Фиг. 32. в. Свързване на OZ във функция на инвертиращ усилвател с високо усилване
3. Свързване на OZ във функция на неинвертиращ усилвател:
Сигналът се подава към неинвертиращ вход (+). При съпротивление R2 = 0 или R1 = ∞ (отворена верига) има трансфер на напрежение
Фиг. 32. d. Свързване на OZ във функция на неинвертиращ усилвател
4. Свързване на OZ във функция на диференциален усилвател:
Сред резисторите трябва да има точно: R1 = R2 = R3 = R4. Често се избират също: R1 = R2; R3 = R4. Това е най-типичната и често използвана връзка на операционен усилвател. Изходният сигнал U2 е равен на кратно на разликата между двата входни сигнала U1 и U1´a на напрежението AU.
Фиг. 32.е. Свързване на OZ във функция на диференциален усилвател
5. Свързване на OZ във функцията на интегриращ усилвател: Кондензаторът C е свързан в контура за обратна връзка. Той се държи като фиктивно C между входния терминал и земята, но капацитетът се увеличава приблизително Au пъти.
Фиг. 32.f. Свързване на OZ във функция на интегриращ усилвател
6. Свързване на OZ във функция на производен усилвател: Схемата има обратна функция в сравнение с предишната връзка. По този начин изходният сигнал е пропорционален на производната на входния сигнал. Величината на изходния сигнал зависи от степента на промените във входния сигнал. Условието на споменатата функция е, че честотата f е по-ниска от стойността на фракцията
Фиг.32.г Свързване на OZ във функция на производен усилвател
Това са само няколко примера за това как може да се използва OZ, който е в състояние да работи и като логаритмичен усилвател, токоизправител на малки променливотокови сигнали, честотен филтър и т.н.