Интересные схемы. Простой ОУ на транзисторах.

Конечно, это не настоящий операционный усилитель, но работает как ОУ. Схема его проста:

Рис. 1. Модель усилителя в LTspice.

Использование транзисторов разной структуры позволило упростить схему. Кремниевые диоды D1-D3, включенные в прямом направлении, являются источником стабилизированного опорного напряжения (ИОН) (около 2В). В принципе вместо этой цепочки можно использовать стабилитрон на напряжение около 3 В. По идее, как это бывает у настоящих ОУ, на коллекторе Q2 напряжение должно быть равно 1/2 напряжения питания. Это важнов том случае, если амплитуда сигнала на выходе должна быть такого же порядка. У меня с тремя диодами постоянное напряжение на выходе около 3В.

Усилитель охвачен ООС с коллектора Q2 на базу Q1 через резистор R4, коэффициент его усиления равен примерно отношению сопротивления резисторов R4/R1. В данном случае усиление около 2000. Вот АЧХ этого усилителя.

Рис. 2. АЧХ усилителя (рис. 1)

Усиление при изменении напряжения питания меняется очень мало: при напряжении питания 6 В - усиление чуть меньше 1000, а при 12 В - около 2500. АЧХ усилителя равномерна от 100 Гц до 50 кГц, и практически не меняется при изменении напряжения питания. Получается хороший УНЧ, особенно если первый транзистор взять малошумящим.

Если емкость С1 уменьшить до 200 нФ, а емкость С2 увеличить до 10 нФ, то АЧХ станет более приемлемой для связного приемника.

Рис. 3. АЧХ усилителя (рис. 1) при С1=200нФ и С2=10 нФ

Если, как это часто делают с настоящими ОУ, параллельно резистору R4 включить конденсатор, то ООС становиться частотозависимой, так как емкостное сопротивление конденсатора падает с частотой и ООС становится более глубокой (получаем завал на высоких частотах). Вот как будет выглядеть АЧХ, если параллельно резистору R4 включить конденсатор емкостью 2 нФ.

Рис. 4.

Как и всякий ОУ этот усилитель легко превратить в фильтр. Вот, например телеграфный фильтр.

Рис. 5. Схема телеграфного фильтра.

В цепь обратной связи включен параллельный контур L1C5, настроенный на частоту около 1 кГц. На этой частоте контур имеет наибольшее сопротивление, а, соответственно обеспечивает минимальную ООС и максимальное усиление, которое на резонансной частоте составляет порядка 40 дБ (100 раз).

Рис. 6. АЧХ телеграфного фильтра.

"Добротность" фильтра зависит от сопротивления резистора R4. Так при его сопротивлении 500 Ом АЧХ обостряется и полоса пропускания по уровню -20 дБ (ослабление в 10 раз по сравнению с максимумом) составляет всего около 100 Гц, а по уровню - 40 дБ (ослабление в 100 раз) - около 700 Гц. Очень не плохой результат.

Изменив цепь коррекции и добавив на выходе эмиттерный повторитель можно получить усилитель с полосой 200 Гц - 2 МГц с неравномерностью по краям не более 3 дБ.

Рис. 7. Усилитель с низким выходным сопротивлением и широкой полосой.

При этом коэффициент усиления в полосе пропускания 40 дБ.

Рис. 8. АЧХ усилителя по схеме рис. 7.

Вот такой "операционный усилитель". Надо будет его собрать и проверить, совпадают ли расчетные характеристики с истинными. В качестве транзисторов можно взять КТ315 и КТ361. Посмотрим.

Всем здоровья и успехов!