Принципиальная схема простого дискретного операционного усилителя

В этой статье представлен простой операционный усилитель, собранный из пяти транзисторов и двух резисторов. Статья может быть полезна всем, кто интересуется устройством транзисторного операционного усилителя.

Конечно, характеристики этого операционного усилителя далеки от впечатляющих — он страдает от большого напряжения смещения, большого тока смещения, низкого коэффициента усиления без обратной связи, узкой полосы пропускания и неэффективного выходного каскада. Любой готовый операционный усилитель стоимостью 10 центов превзойдёт его. Однако, будучи схемой на дискретных компонентах, он достаточно прост в конструкции, чтобы служить отличным учебным пособием для тех, кто хочет понять, что происходит внутри операционного усилителя, а не относиться к нему как к «чёрному ящику».

Для построения этой схемы можно использовать большинство транзисторов общего назначения. Мы выбрали транзисторы 2N3904 и 2N3906, а также два резистора сопротивлением 1 кОм. Основная схема питается от источника питания ±5 В. Пара резисторов сопротивлением 10 кОм обеспечивает обратную связь, превращая схему в неинвертирующий усилитель с коэффициентом усиления 2 (6 дБВ).

Статья содержит результаты моделирования в LTspice на основе стандартных моделей транзисторов, а также данные реальных измерений, выполненных на физической схеме. Измерения подтверждают, что схема достигает ожидаемого коэффициента усиления 2. Для испытаний с разомкнутой обратной связью использовался изолирующий трансформатор для получения необходимых измерений.

Обратите внимание, что в схеме LTspice VOL является источником испытательного напряжения для измерения коэффициента усиления разомкнутой цепи, а в реальной измерительной установке вторичная обмотка изолирующего трансформатора подключена к той же точке.

Надеюсь, вам понравится исследовать этот маршрут!