Vlastnosti operačního zesilovače

  1. Operační zesilovač (OZ) pracuje téměř výhradně se zpětnou vazbou, vedenou z výstupu zpět na vstup. Je to obvykle záporná zpětná vazba, která zmenšuje zesílení. O celkovém zesílení pak nerozhoduje vlastní OZ, nýbrž nastavení prvků zpětné vazby.
  2. Požaduje se, aby zesílení bylo nezávislé na zatížení výstupu zesilovače. Což znamená, že by ho neměla ovlivňovat velikost impedance zátěže (odporu). Tento požadavek nelze u tranzistorového zesilovače splnit, ale OZ se splnění této podmínky velmi přibližuje. Jeho výstupní impedance má být co nejmenší, nejlépe nulová.
  3. Přestože vstupní odpor není příliš nízký, zatěžuje obvody ke kterým je připojen a od kterých získává signál. Kromě toho zatěžuje i obvod zpětné vazby vlastního operačního zesilovače. Dále musíme vzít na vědomí, že vstupní odpor není stálý, mění se v rozmezí přibližně 50 kΩ až 2 MΩ. Záleží na tom, o jaký vstup se jedná a jak je zapojen. Toto neplatí pro OZ BIFET a BIMOS se vstupními obvody FET, které mají vstupní odpor o mnoho řádů vyšší, takže připojené obvody prakticky nezatěžují.
  4. Nulovému vstupnímu napětí musí odpovídat nulové výstupní napětí. Tento požadavek nepříznivě ovlivňuje několik skutečností:
    a) Vstupní napěťová nesymetrie
    Způsobuje ji nedokonalá symetrie vstupních obvodů. Tuto chybu je možné a zpravidla i nutné dodatečně kompenzovat. Kromě toho dochází samovolně ke změnám vstupní napěťové nesymetrie. Tomuto jevu se obvykle říká drift. Protože nejzávažnějším původcem driftu je teplota polovodičových přechodů, vstupní napěťovou asymetrii se podaří zpravidla vykompenzovat až po zahřátí integrovaného obvodu na provozní teplotu.
    b) Vstupní klidový proud
    Způsobují ho nestejně velké proudy, které tečou do každého vstupu. Bipolární technologie tu o několik řádů prohrává proti moderním obvodům, což je dáno podstatou činnosti bipolárních a unipolárních tranzistorů. Vlivem driftu dochází k poměrně značné změně klidového proudu právě u operačních zesilovačů s FET na vstupu. Je nutné, aby k oběma vstupům byly připojeny úplně stejné odpory.
  5. Při zesilování střídavého napětí se zesílení směrem k vyšším kmitočům zmenšuje. Mění se i fáze signálu, což bývá příčinou nestability zesilovače, projevující se zakmitáváním, případně úplným rozkmitáním. K tomu dojde tím, že se fáze otočí až o 180°, takže z původní záporné zpětné vazby se stane zpětná vazba kladná. Proto se zavádí kmitočtová kompenzace pomocí jedné nebo několika externích pasivních součástek. Některé OZ mají již tuto kmitočtovou kompenzaci zabudovanou uvnitř a nazýváme ji vnitřní kmitočtovou kompenzací. Avšak vnitřní kompenzace je nastavena pro určitý mezní kmitočet s ohledem na co největší zesílení. V řadě případů je tento kmitočet příliš nízký. Chceme-li tedy dosáhnout širšího přenášeného pásma, volíme operační zesilovač s vnější kompenzací i za cenu menšího zesílení.
  6. Další důležitý parametr je rychlost přeběhu. Jde o rychlost změny výstupního napětí, kterou operační zesilovač dokáže vyvinout za jednu mikrosekundu. Udává se ve voltech za mikrosekundu (V/ms). Toto číslo slouží především pro porovnávání údajů jednotlivých součástek. Platí, že čím vyšší je rychlost, tím je větší šíře přenášeného pásma a menší nelineární zkreslení.

Literatura

Václav Malina; Poznáváme elektroniku III, nakladatelství Kopp, České Budějovice, 1997

 

Leave a Reply