Взаимодействие операционного усилителя с внешней цепью

Обычно ОУ используют только в совокупности с внешней цепыо. Если источники питания ±Е отнести к внутренней схеме ОУ, то можно считать, что ОУ контактирует с внешней цепыо тремя парами зажимов, т. е. проявляет себя как три двухполюсника. Это обстоятельство отражено на рис. 14.4, где неинвертирующий и инвертирующий входы ОУ представлены пассивными двухполюсниками с входными сопротивлениями i?_BXl и R_bx2.

Относительно выходных зажимов «в — О» операционный усилитель является активным двухполюсником. На рис. 14.4 показана его эквивалентная схема, содержащая идеальный источник ЭДС е_вых и резистор, обозначенный i?_BbIx.

Рис. 14.4. Взаимодействие ОУ с внешней цепью.

Как уже отмечалось в начале этой главы, при работе ОУ в линейном режиме его свойства близки к идеальным, а именно:

Выполнение этих условий позволяет назвать следующие важные особенности режима цепи, содержащей близкий к идеальному ОУ.

1. По причине очень большой величины дифференциального коэффициента усиления (ге = 10⁴-И0⁶) напряжение на участках внешней по отношению к ОУ цепи на несколько порядков превышает разность потенциалов на дифференциальном входе ОУ. Это позволяет при расчете режима во внешней цепи с большой степенью точности считать потенциалы на обоих входах ОУ одинаковыми, т. е.

2. Схема близкого к идеальному ОУ обеспечивает очень большие входные сопротивления по каждому из входов. Токи i_BXl и /_вх2 (см. рис. 14.4) имеют порядок долей микроампера. По сравнению с токами, протекающими в ветвях внешней цепи, можно считать, что.

Соотношения (14.14)—(14.16) используются при расчете схем, содержащих ОУ.

Выводы. Токи в ветвях и напряжения на участках внешней по отношению к ОУ цепи наряду с законами Кирхгофа должны удовлетворять двум условиям идеальности ОУ — (14.15) и (14.16).

Первое условие идеальности ОУ (14.15) — равенство потенциалов на инвертирующем и неинвертирующем входах. Учитывается при записи уравнения по второму закону Кирхгофа для любого внешнего контура, содержащего дифференциальный вход ОУ (участок «а, б»).

Второе условие идеальности ОУ (14.16) — отсутствие токов на обоих входах ОУ. Учитывается при записи уравнения по первому закону Кирхгофа для узла, включающего ветвь с током г_вх1 или г_вх2. При этом любой из входов можно обрывать.