Operačný zosilňovač

Operačný zosilňovač (hovorovo aj operák) je jednoduchý analógový integrovaný obvod so skoro nekonečným prúdovým a napäťovým zosilnením.

Použitie 
Pri nekonečnom zosilnení je možné pri použití zápornej spätnej väzby prakticky eliminovať nelinearitu každého zosilňovača.

Prvky s operačným zosilňovačom sú také presné, že je s nimi možné vykonávať matematické operácie, odtiaľ aj ich názov.

Matematické operácie:
 Násobenie konštantou (jednoduchý zosilovač)
 Násobenie číslom
 Sčítanie/odčítanie dvoch čísel
 Delenie
 Integrál (podľa času)
 Derivácia (podľa času)
 Exponenciálna funkcia
 Logaritmus

S operačným zosilňovačom sa dajú robiť aj iné obvody, na ktoré nikdy nebol plánovaný, napr.:
 Schmittov klopný obvod
 Oscilátor (astabilný klopný obvod) - aj harmonický (so sínusovým priebehom)
 Monostabilný klopný obvod
 a mnohé ďalšie

Dá sa s ním aj porovnávať napätie, či je rovnaké, ale na ten účel bol vyvinutý jednoduchší variant operačného zosilňovača, ktorá sa nazýva komparátor.

Konštrukcia 
Klasický operačný zosilňovač má dva vstupy, + a -. To sú vlastne vstupy do diferenčného zosilňovača. Po ňom nasleduje dvojitý (alebo aj trojitý) kaskádový zosilňovač a prúd zo vstupu býva ešte zosilnený zosilňovačom v Darlingtonovom zapojení. Vznikne tak obrovské prúdové zosilnenie.

Problém je, že sa zosilňuje aj chyba, preto prvý stupeň býva čo najpresnejší a najprecíznejší.

V modernejších typoch sa už namiesto bipolárnych tranzistorov používajú JFET alebo MOSFET. Tieto tranzistory už eliminovali skoro všetky problémy klasických bipolárnych operačných zosilňovačov.

Obmedzenia

Saturácia 
Nekonečné zosilnenie neznamená, že je na výstupe nekonečno, ale to, že reaguje na (skoro) nekonečne malý vstup a výstup prejde do maximálnej alebo minimálnej hodnoty podľa polarity rozdielového napätia na vstupe. 

Viac ako pod minimum alebo nad maximum výstup ísť nemôže. Keď sa dosiahne minimum alebo maximum, hovoríme, že zosilňovač je saturovaný, signál sa orezáva.

Saturácia má ale aj využitie - vďaka nej môžeme OZ zapojiť ako komparátor.

Mŕtve pásmo 
Toto maximum/minimum je o niečo menšie/väčšie ako napájanie. Vznikne tak mŕtve pásmo (mŕtvola), ktoré robí problémy hlavne v kombinácii s TTL obvodmi. Dnes však už existujú rail-to-rail operačné zosilňovače, ktoré mŕtvolu nemajú.

Rýchlosť 
Klasické operačné zosilňovače boli pomalé. Obyčajne fT ležala pri 100 kHz, to znamená, že pri 100 kHz mali zosilnenie namiesto maxima len 1. Zosilnenie klesá so stúpajúcou frekvenciou signálu.

Moderné operačné zosilňovače sú rýchlejšie, ale plné zosilnenie majú tiež len pri ~10 MHz.

Malý prúdový výstup 
Väčšinou cca. 10 mA, dá sa ale zvýšiť emitorovým sledovačom.

Pozri aj 
 Diferenciálny zosilňovač
 Komparátor

Zosilňovač operačný