Операционные усилители

Операционные усилители, или ОУ — это интегральные микросхемы, способные усиливать звуковые сигналы. Такие усилители, упакованные в небольшие пластмассовые или металлические корпуса, заменяют много транзисторов,

Что такое High-end и Hi-fi?

резисторов и конденсаторов Теперь, чтобы построить звуковое устройство на основе ОУ, достаточно добавить несколько внешних элементов, подключить к блоку питания, присоединить резистор обратной связи, подать входной сигнал на вход — и готово. Типичная схема на основе ОУ для усиления звукового сигнала представлена на рис. Б-26.

Теоретически, ОУ является идеальным элементом для применения в звуковых устройствах: он имеет высокое входное сопротивление, низкое выходное и большой коэффициент усиления в довольно широкой полосе частот. Они проще в использовании и дешевле, чем дискретные схемы, состоящие из отдельных транзисторов, конденсаторов и резисторов. Но, к сожалению, качество звука у них ниже. В лучших аудиосистемах используются дискретные схемы, а ОУ применяют обычно в системах среднего качества и стоимости. Но все же некоторые системы, использующие операционные усилители, дают прекрасный звук.

У операционных усилителей — два входа, один выход и выводы для подключения напряжения питания. Его величина для операционных усилителей составляет обычно ±12 В. Два входа, обозначенные как "+" и "-", называются, соответственно, неинвертирующим и инвертирующим. Если сигнал поступает на неинверти-рующий вход, выходной сигнал имеет ту же полярность, что и входной. И наоборот, если сигнал поступает на инвертирующий вход, то выходной сигнал меняет его полярность на противоположную. Операционные усилители могут работать как в инвертирующем, так и в неинвертирующем включении. Величина коэффициента усиления определяется резистором обратной связи.

Операционные усилители могут использоваться в схемах усилителей напряжения, активных фильтров или выходных буферных усилителей. Они также находят тысячу применений в других областях электроники.

Два входа операционных усилителей делают их идеальными для использования в схемах, где нужен дифференциальный вход. Дифференциальный сигнал, который называют также симметричным сигналом, состоит из двух сигналов противоположной полярности. Сигналы сдвинуты по фазе на 180° относительно друг друга; когда один достигает положительного амплитудного значения, второй — отрицательного (симметричные сигналы подробно рассматриваются в главе 11). Если сигналы поступают на оба входа, операционный усилитель передает только разность между этими сигналами. Два противофазных сигнала усиливаются и объединяются в один выходной сигнал ОУ, но при этом помехи и нелинейные искажения, общие для обоих сигналов, не будут усиливаться ОУ. Это явление, при котором дифференциальный усилитель вычитает сигналы, общие для обоих каналов, называется подавлением синфазного сигнала. Способность усилителя вычитать сигналы, общие для обоих входов, характеризуется коэффициентом подавления синфазного сигнала (CMRR).

Операционные усилители с дифференциальным входом естественно преобразуют симметричный сигнал в несимметричный. Во многих аудиокомпонентах с симметричным входом используется дифференциальный усилитель, преобразующий симметричный сигнал в несимметричный, а затем усиливающий его.