Всё про самодельные и профессиональные усилители звука - схемы, конструкции, настройка и описание качественных УНЧ на микросхемах и лампах.

УНЧ Про усилители

Операционные усилители в УНЧ

ОПЕРАЦИОННЫЕ УСИЛИТЕЛИ В УНЧ

Операционный усилитель - это универсальный элемент (микросхема), используемый в схемах формирования и преобразования сигналов различного назначения в аналоговой и цифровой технике. Почему операционный усилитель? Потому, что в основном такие усилители примененяют для выполнения операций суммирования, дифференцирования, интегрирования и инвертирования сигналов. ОУ были разработаны как усовершенствованные балансные схемы усиления. Современные ОУ включают десятки, а иногда и тысячи элементов: резисторов, диодов, транзисторов, конденсаторов. ОУ был изначально разработан для выполнения математических операций в аналоговых вычислительных машинах. Первый ламповый ОУ был создан в 1942 году, а первый интегральный операционный усилитель - был разработан в 1963 году. Сейчас номенклатура операционных усилителей насчитывает тысячи наименований. Так как все они дешевы, это способствует их массовому распространению.

Преобразование сигнала схемой на ОУ определяется свойствами цепей обратных связей и отличается высокой стабильностью и воспроизводимостью. Благодаря практически идеальным характеристикам современных ОУ, реализация различных электронных схем на их основе оказывается значительно проще, чем на дискретных элементах. Чтоб ОУ работал и с положительными и с отрицательными входными сигналами, используют двухполярное питание. Для этого берут два источника постоянного тока, которые подключаются к соответствующим внешним выводам ОУ.

Рассмотрим практическую схему усилителя на ОУ. Допустим, входное напряжение изменилось от нуля до некоторого положительного значения Uвх. В первый момент выходное напряжение Uвых, а следовательно, и напряжение обратной связи Uвых также равны нулю. При этом напряжение, приложенное ко входу операционного усилителя, составит Uд = Uвх. Так как это напряжение усиливается усилителем с большим коэффициентом усиления KU, то величина Uвых быстро возрастет до некоторого положительного значения и вместе с ней возрастет также величина Uвых. Это приведет к уменьшению напряжения Uд, приложенного ко входу усилителя. Тот факт, что выходное напряжение воздействует на входное напряжение, причем так, что это влияние направлено в сторону, противоположную изменениям входной величины и есть проявление отрицательной обратной связи. После достижения устойчивого состояния выходное напряжение ОУ будет равно: Uвых =KUUд =KU(Uвх - Uвых). Решив это уравнение относительно Uвых, получим: K=Uвых /Uвх =KU/(1 + KU)

Таким образом, коэффициент усиления ОУ с обратной связью определяется исключительно только обратной связью и почти не зависит от параметров самой микросхемы усилителя. В простейшем случае цепь обратной связи представляет собой обычный делитель напряжения на резисторах. ОУ работает как линейный усилитель, коэффициент усиления которого определяется только коэффициентом ослабления цепи обратной связи, но если в качестве цепи ОС применяется RC-цепь, то образуется активный фильтр. Включение в цепь ОС диодов и транзисторов, позволяет реализовать нелинейные преобразования сигналов.

Вследствие неизбежных паразитных ёмкостей, ОУ по своим частотным свойствам аналогичен фильтру нижних частот высокого порядка. Системы такого рода, имеющие большой коэффициент усиления, при наличии обратной связи склонны к неустойчивости, проявляющейся в том, что даже при отсутствии сигнала на входе системы, на ее выходе существуют колебания определённой амплитуды. Для обеспечения устойчивости схемы, важное место занимает его правильный монтаж. Проводники, соединяющие резисторы ОС с инвертирующим входом ОУ, должны иметь минимальную длину, в противном случае, на входе ОУ образуется паразитная емкость, которая может составлять 0,5 пФ на миллиметр проводника. Совместно с резисторами ОС она образует дополнительное звено в петле обратной связи, уменьшающее запас устойчивости.