Рис. 6.2. Четыре канонические формы операционных схем. а - последовательная операционная схема с выходом по напряжению (усилитель напряжения): «Bbix°" + "ах> б - последовательная операционная схема с выходом по току (преобразователь напряжение - ток): вых™"вх- s - параллельная операционная схема с выходом по напряжению (преобразователь ток - напряжение); "вых°°~вх> " параллельная операционная схема с выходом по току (усилитель тока): вых=-(«2«1 + 1)«вх-

операционной схемы является низкое входное сопротивление.

Как будет показано в разд. 6.2 и 6.3, каждая из этих двух форм представляет одну большую группу применяемых на практике операционных схем.

Последняя группа операционных схем, которую нельзя представить в виде приведенных канонических форм, представляет собой комбинированные операционные схемы, в которых входной сигнал и сигнал обратной связи складываются более сложным образом (разд. 6.4).

В операционной схеме с выходом по напряжению (рис. 6.2, а, б) величина сигнала обратной связи Ио. с или toe Определяется выходным напряжением «вых. Ее характерной особенностью является низкое выходное сопротивление.

В операционной схеме с выходом по току (рис. 6.2, б, г) величина сигнала обратной связи «о, с или to. с определяется вы-

ходным ТОКОМ 1вых. Характерной особенностью этой схемы является высокое выходное сопротивление.

Однородная операционная схема (рис, 6.2,а, г) характеризуется однотипными сигналами на входе и выходе. Коэффициент усиления однородной линейной схемы - величина безразмерная. Коэффициент усиления резистивной однородной схемы не зависит от величины сопротивлений обратной связи.

Неоднородная операционная схема (рис, 6.2, б, в) характеризуется тем, что она имеет разного вида сигналы на входе и выходе. Размерность коэффициента усиления линейной неоднородной схемы выражается в А/В (б) или В/А (в).

6.1.2. Линейность

Предположение о линейности является очень действенным средством анализа, и оно используется во всех последующих главах.

Линейная операционная схема - это такая схема, где цепь обратной связи составлена из линейных элементов. Для нее

+ ib в

Рис 6 3 Пример нелинейной операционной схемы, имеющей линейное идеальное операционное уравнение

Несмотря на нелинейные искажения, возникающие в простом транзисторном усилителе тока, включенном на выходе схемы, при идеальном ОУ справедливо равенство "вых°°"бх-

справедлив принцип суперпозиции. Линейная операционная схема имеет линейное операционное уравнение.

Строго говоря, каждая операционная схема квазилинейна в пределах, где работает линейная модель ОУ, и становится существенно нелинейной, когда превыщаются номинальные уровни сигналов.

Нелинейная операционная схема -это схема, в которой цепь обратной связи нелинейна. Принцип суперпозиции для такой схемы не выполняется. Цепь обратной связи здесь обязательно содержит элемент, характеристика которого cyщecтвeнJ но нелинейна. Идеальное операционное уравнение нелинейной операционной схемы, как правило, нелинейно; на рис, 6.3 дан пример, где это не так.

6.1.3. Частотный диапазон работы

При проектировании операционных схем большое внимание уделяется тому, должна ли передаваться на выход постоянная составляющая сигнала.

Операционная схема постоянного тока обрабатывает или генерирует сигналы в диапазоне частот от нуля до определенного предела. Это наиболее распространенное и наиболее важное применение операционного усилителя.

Операционная схема переменного тока обрабатывает или генерирует сигналы в диапазоне частот, куда не входит нулевая частота. Это снижает требования к величине сдвига ОУ и определяет конфигурацию операционной схемы.

6.1.4. Предполагаемые применения

Этот критерий носит сугубо практический характер.

Усилители - это операционные схемы, предназначенные для усиления и измерения (малых) напряжений и токов.

Процессоры -Э10 операционные схемы для обработки аналоговых сигналов. Сюда относятся линейные процессоры (усилители, суммирующие усилители, интеграгоры, дифференциаторы, активные фильтры), нелинейные процессоры (ограничители, выпрямители, преобразователи эффективного значения сигнала, логарифмические усилители, перемножители, делители, функциональные генераторы) и переключаемые процессоры (мультиплексоры, усилители выборки - храпения, пиковые детекторы, компараторы, аналого-цифровые преобразователи, преобразователи частота - напряжение).

Генераторы представляют собой операционные схемы, генерирующие аналоговые сигналы. Они делятся на стабилизаторы постоянного тока (источники питания и опорных напряжений и токов) и генераторы сигналов (синусоидальной, прямоугольной, треугольной и ступенчатой форм). Переключаемые генераторы (цифро-аналоговые преобразователи и преобразователи напряжение - частота) обычно входят составной частью в переключаемые процессоры.

Операционные схемы специального назначения включают тестеры (измерители параметров) пассивных и активных компонентов (резисторов, конденсаторов, диодов, транзисторов, операционных усилителей), лабораторные схемы и аналоговые модели единичного назначения, измерительные установки и т. п.

В следующей части этой главы более детально рассматриваются отдельные типы операционных схем. Порядок изложения Определяется способом замыкания контура обратной связи; прочие связанные с этим вопросы рассматриваются попутно. Так, где это требуется, приводятся идеальное операционное уравнение и выражения для коэффициента усиления и входного и выходного сопротивлений операционной схемы (определе-12*