Az erősítők osztályozása

Az elektronikai iparnak az 1960-as években történt nagy iramú fejlődése létrehozta a mikroelektronikát és ezen belül az integrált áramköri technikát is. Az integrált áramkör ( angolul: Integrated Circuit, röviden IC) fő jellemzője, hogy itt az áramköri aktív és passzív áramköri elemek egy-egy csoportját és az ezeket egybefoglaló összekötéseket egyidejűleg, azonos gyártástechnológiával hozzák létre, ellentétben az egyedi (diszkrét) alkotórészekből felépített áramkörökkel, amelyeknél külön végezték el az alkatrészek gyártását és összeszerelését.
Az integrált áramkörök kifejlesztésének korábbi időszakában úgy tűnt, hogy az analóg körökben megkívánt pontosságot nem lehet ezekkel az eszközökkel biztosítani; az alkalmazás a digitális területen volt sikeres és bíztató. A digitális áramkörök ugyanis kevésbé érzékenyek alkatrésztolarenciákra, egyszerű felépítésűek és egy-egy elektronikus készülékben sok azonos felépítésű található belőlük. A későbbi fejlődés során megmutatkozott, hogy az integrált áramköri technológia adta lehetőségek pl. az egyszerre készített áramköri elemek egyformasága, illetve jellemző értékük arányának állandósága, közelségükből adódó termikus csatoltsága stb. jelentős előnyökkel jár.
Így ma már olyan tömegben ismertek az analóg integrált áramkörök, hogy inkább a rendszerbe foglalásuk okoz nehézségeket.

A műveleti erősítő

Tervezés szempontjából figyelembe kell venni, hogy a hagyományos diszkrét elemekből felépített áramkör egyszerű integrálása többnyire nem vezet jó eredményre. Egészen más tervezési alapelvek adnak optimális megoldást.
Az analóg integrált áramkörök két nagy csoportra oszthatók:
• Univerzális integrált áramkörök: amelyek sokféle üzemmódban, sokféle célra használhatóak. Az univerzális áramkörök közül kiemelkedő jelentősége van az integrált műveleti erősítőknek, amelyek a mérés- és irányítástechnika, híradástechnikai rendszerek univerzális elemeként tekinthetőek.
• Funkcionális áramkörök: ezek meghatározott célfeladat megoldására készülnek.

Mi ezen témakörben a műveleti erősítővel fogunk foglalkozni. Ezek az erősítők különleges tulajdonságokkal rendelkeznek, bonyolult felépítésűek és sokoldalúan felhasználható egyenáramú erősítők. Az elnevezés onnan ered, hogy eredetileg a szabályozástechnika és az analóg számítógépek megoldandó feladataihoz készültek diszkrét, majd integrált formában.
A megfelelően alacsony áruk lehetővé teszi a műveleti erősítők széleskörű használatát és a felhasználási területek bővülését. Így jelenlegi felhasználási területük kiterjed az elektronika, híradástechnika, mérés- és irányítástechnika területeire. Szinte minden olyan helyen alkalmazható, ahol egyen vagy váltakozó jeleket kell erősíteni kis teljesítmény esetén. A felhasználók többségét már nem igazán érdekli a belső felépítés, csupán az a fontos számukra, hogy hogyan kell alkalmazni, hogyan kell velük meghatározott paraméterekkel rendelkező áramköröket tervezni és kiépíteni.

A műveleti erősítő tömbvázlatos felépítése

Ezek az erősítők egyenáramú erősítők, amelyek olyan váltakozó feszültségű erősítők melynek alsó határfrekvenciája nulla. Tehát alkalmas egyen- és váltakozó feszültségű jelek erősítésére is.
A műveleti erősítők felhasználásakor fontos feladat a drift alacsony értéken tartása, ezért bemenetükön kivétel nélkül differenciálerősítőt alkalmazunk.
A műveleti erősítő tömbvázlata
A műveleti erősítő belső felépítése a fenti tömbvázlatos ábrán követhető végig.
A bemeneti differenciálerősítő nagy érzékenységű és jelentős feszültségerősítésű. A második fokozat a fázisösszegző áramkör, amely a jelet asszimetrikussá alakítja és szintillesztés után újabb feszültségerősítő fokozat következik.
A kimeneti teljesítményerősítő egy szinteltoló fokozaton keresztül vezérlődik.

A műveleti erősítők szabványos jelölése

Az integrált műveleti erősítők rajzjele a következő ábrán látható. A műveleti erősítő rajzjele

A feszültségek a közös pontra, a testpontra vonatkoznak, amelyet a következő ábrán feltüntettünk. A műveleti erősítő vonatkoztatási pontjai

A kivezetések elnevezése és feladatuk

A „+” jellel jelölt pont bemenet és nem invertáló bemenetnek nevezzük. Ez azt jelenti, hogy a rákapcsolt feszültség a kimeneti ponton azonos polaritással, azonos fázisban jelenik meg.
A „-„ jellel jelölt bemeneti pont az invertáló vagy fázisfordító bemenet, hiszen az ide kapcsolt jel a kimeneten fordított polaritással illetve ellenfázisban érzékelhető.

A kimenőfeszültség meghatározása

Ha a műveleti erősítő két bemenetére az ábrán látható feszültséget kapcsolunk, akkor a kimeneti kapcsokon a két jel felerősített különbsége tapasztalható.
,
ahol az a két bemeneti pont közötti feszültségkülönbség, az pedig a differenciális nyílthurkú erősítés.

Olyan diszkrét vagy integrált formában kialakított egyenfeszültségű erősítő, amely igen magas minőségi követelmények kielégítésére készül.

A „-„ jellel jelölt bemeneti pont az invertáló vagy fázisfordító bemenet, hiszen az ide kapcsolt jel a kimeneten fordított polaritással illetve ellenfázisban érzékelhető.

A „+” jellel jelölt pont bemenet és nem invertáló bemenetnek nevezzük. Ez azt jelenti, hogy a rákapcsolt feszültség a kimeneti ponton azonos polaritással, azonos fázisban jelenik meg.

A műveleti erősítők felépítése