Фотоприборы и операционные усилители

Первоначально операционные усилители применяли в аналоговой вычислительной технике для выполнения различных математических операций (суммирования, умножения, интегрирования и т. д.). Постепенное совершенствование и рост выпуска ОУ в виде микросхем сделали их универсальными элементами разнообразных оптико-электронных устройств. Сейчас выпускается широкая номенклатура ОУ, в том числе предназначенных для усиления сигналов различных фотоприборов, включая фоторезисторы, фотодиоды и фототранзисторы. Применение ОУ существенно упрощает использование фотоприборов в ключевых каскадах для решения задач импульсной техники.

Операционный усилитель — это дифференциальный усилитель постоянного тока с очень большим (до 10'° раз) коэффициентом усиления и в большинстве случаев несимметричным выходом (есть ОУ с симметричным выходом). Операционный усилитель никогда не включают без отрицательной обратной связи. При этом уменьшается коэффициент усиления ОУ, но повышается линейность амплитудной характеристики, уменьшаются нелинейные искажения, сглаживается частотная характеристика. Практически можно считать, что характеристики ОУ в основном определяются свойствами цепи отрицательной ОС.

Схемы включения фотоприборов к ОУ имеют свои особенности (рис. 7.18). При подключении фотодиода к инвертирующему.

Рис. 7.18. Электрические схемы подключения фотодиодов и фототранзи стора к операционным усилителям: а, в — фотогальванический режим; б, г — фотодиодный режим ОУ следует помнить, что входной ток ОУ очень мал (единицы пикоампер), особенно если его входные ступени выполнены на полевых транзисторах, а выходное сопротивление близко к нулю. Так как входы ОУ тока практически не потребляют, то в общем случае коэффициент усиления инвертирующего усилителя определяется отношением U_BUX/U_BX = -(R2/R1). Коэффициент усиления неинвертирующего усилителя равен U_0bix/U_tx = 1 ⁺ (R2/R1).

Микросхемы операционных усилителей имеют характерные параметры, определяющие работу усилителя с обратной связью и всей схемы, частью которой в данном случае является фотоприбор.