Un amplificator operațional este un circuit integrat care are funcția unui amplificator ale cărui proprietăți sunt într-o oarecare măsură apropiate de un amplificator ideal. Considerăm că un amplificator ideal este un circuit care are o rezistență de intrare infinită, o rezistență de ieșire zero și câștigul său de tensiune se apropie de infinit. Un amplificator operațional real nu poate atinge aceste valori, dar unii parametri se apropie de ele. Rezistența de intrare OZ are o dimensiune de ordinul mai multor MΩ (max. 10 MΩ). Rezistența de ieșire este de câteva zeci de ohmi (min. 10 Ω). Câștigul de tensiune este de aproximativ 2,10 3 până la 3,10 6. OZ diferă de un amplificator clasic prin aranjamentul său universal relativ complex. OZ are de obicei 2 intrări și poate procesa 2 semnale separate. O intrare nu este inversabilă și este marcată cu un semn + (plus), cealaltă intrare este inversată și marcată cu un semn - (minus).
Cunoaștem 3 tipuri de bază de mărci comerciale
FIG. 32.a. Amplificator operațional a) cu intrare inversă, b) intrare fără inversare, c) cu intrare diferențială simetrică
Al treilea tip este cel mai frecvent. Ieșirea din OZ este de obicei asimetrică, semnalul de ieșire este preluat de la sol și, prin urmare, semnalele de intrare trebuie să se raporteze întotdeauna la sol.
Fiecare amplificator operațional trebuie alimentat. Sursa de tensiune este conectată la bornele OZ enumerate în datele de catalog ale producătorului.
Conexiunea OZ poate fi în funcția de amplificator: inversare, inversare cu câștig mare, non-inversare, diferențială, integrare, derivare.
1. Conexiune OZ în funcția de amplificator inversor: Semnalul este alimentat la intrarea inversoare (-). Câștigul total al amplificatorului este dat de raportul dintre rezistențele R1 și R2.
FIG. 32. b. Conexiunea OZ în funcția de amplificator inversor
2. Conexiunea OZ în funcția de amplificator inversor cu câștig mare:
Pentru amplificarea rezultată, la ieșire este conectat un divizor de tensiune R4 - R5. Relația se aplică:
Rezistența de ieșire a ambelor conexiuni este egală cu rezistența rezistorului R1. Rezistorul R3 compensează parțial efectul curentului de intrare OZ. Rezistența sa este aleasă în funcție de relație:
FIG. 32. c. Conexiunea OZ în funcția de inversare a amplificatorului cu câștig mare
3. Conexiunea OZ în funcția de amplificator fără inversare:
Semnalul este alimentat către o intrare fără inversare (+). Cu rezistența R2 = 0 sau R1 = ∞ (circuit deschis) există transfer de tensiune
FIG. 32. d. Conexiunea OZ în funcția de amplificator fără inversare
4. Conexiunea OZ în funcția de amplificator diferențial:
Printre rezistențe trebuie să se afle exact: R1 = R2 = R3 = R4. Adesea, se aleg și următoarele: R 1 = R 2; R3 = R4. Este cea mai tipică și frecvent utilizată conexiune a unui amplificator operațional. Semnalul de ieșire U2 este egal cu un multiplu al diferenței dintre cele două semnale de intrare U1 și U1´a ale transmisiei de tensiune AU.
FIG. 32.e. Conexiunea OZ în funcția de amplificator diferențial
5. Conexiunea OZ în funcția de integrare a amplificatorului: condensatorul C este conectat în bucla de feedback. Se comportă ca un C fictiv între terminalul de intrare și masă, dar capacitatea este crescută de aproximativ Au ori.
FIG. 32.f. Conexiunea OZ în funcția de amplificare integratoare
6. Conexiunea OZ în funcția unui amplificator derivat: Circuitul are o funcție inversă comparativ cu conexiunea anterioară. Semnalul de ieșire este astfel proporțional cu derivata semnalului de intrare. Mărimea semnalului de ieșire depinde de mărimea modificărilor semnalului de intrare. Condiția funcției menționate este aceea că frecvența f este mai mică decât valoarea fracției
Fig.32.g. Conexiunea OZ în funcția de amplificator derivat
Acestea sunt doar câteva exemple despre modul în care OZ poate fi utilizat, care este, de asemenea, capabil să funcționeze ca amplificator logaritmic, redresor de semnale de curent alternativ mici, filtru de frecvență etc.