ОУ - пристрій часто зображуване на схемі наступним чином:
У нашому випадку побудови системи для вимірювання ЕКГ і ЕЕГ (див. Тут і тут) ми будемо працювати з OP97 і AD620. Розглянемо спочатку AD620. У даташіте на нього він позначений таким чином:
AD620 - інструментальний ОУ. Слово інструментальний говорить про його кращих характеристиках в порівнянні зі звичайним ОУ. Підсилюваний сигнал подається на входи + IN і відповідно -IN. Коефіцієнт посилення даного підсилювача задається за допомогою резистора, що підключається до входів Rg (їх відповідно два - №1 і №8). Який резистор, яким коефіцієнтом посилення відповідає - дивимося в даташіте. Харчування ОУ AD620 - двуполярное. Це означає, що у нього є висновки для харчування, які позначаються як + Vs і -Vs. І тепер якщо ми підключимо до них, наприклад, батарейку в 5В (причому мінус батарейки потрібно підключати до -Vs, а плюс відповідно до + Vs), а на сигнальні входи + IN і відповідно -IN подамо різниця потенціалів, яку треба посилити, то посилений в K раз сигнал (де K - коефіцієнт посилення задається Rg - див. вище) ми можемо зняти зі свого пристрою підключившись до висновку OUTPUT і точці, яка збирається нами схеми, з потенціалом в 2.5В щодо мінуса батарейки. Цю точку можна отримати за допомогою звичайного резистивного подільника виду:
Таким чином, найпростіша схема підключення даного ОУ виглядає наступним чином:
Точка з потенціалом 2.5В щодо мінуса батарейки називається нульовою точкою. Це і є той самий нуль щодо якого міряється потенціал (посилений сигнал) на виведення OUTPUT підсилювача. Таким чином плюс батарейки щодо нульової точки має потенціал рівний 2.5В, а мінус батарейки щодо нульової точки має потенціал -2.5В (див. Ріс.3b). Тобто потенціал нульової точки рівно посередині між плюсом і мінусом батарейки. Звідси і назва даного способу харчування - двуполярное харчування (так як виходить що на висновок -Vs підсилювача ми подали мінус 2.5В щодо нульової точки, а на + Vs ми подали плюс 2.5В щодо нульової точки). Так само необхідно відзначити, що потенціали щодо нуля схеми, що подаються на входи + IN і -IN підсилювача повинні бути в межах визначених джерелом харчування. Тобто якщо на -Vs і + Vs ми подали відповідно -2.5В і + 2.5В, то на -IN і + IN можна подавати, наприклад, відповідно 230В і 230.1В. В даному прикладі різниця потенціалів 230.1-230 = 0.1В посилена не буде. За даташіту необхідно з'ясовувати прийнятний діапазон потенціалів на входах відповідного ОУ. Наприклад, для AD620 Input Voltage Range (діапазон вхідних напруг) при подачі живлення в -2.5В і 2.5В на -Vs і + Vs напруга щодо нуля на -IN або + IN має бути не більше Vs-1.2В = 2.5-1.2 = 1.3в і не менше -Vs + 1.9В = -2.5 + 1.9 = -0.6В. Це означає, що якщо, наприклад, подати на -IN і + IN відповідно 0.2В і 0.3В, то тепер різниця потенціалів між -IN і + IN в 0.1В вже може бути посилена.
Так само є наступна важлива особливість. Вихідна напруга підсилювача треба міряти щодо OUTPUT і нульового проводу схеми, однак, на практиці іноді деякі ОУ додають до вихідному сигналу свій зрушення на ту чи іншу постійну величину. Тому у таких ОУ для того щоб прибрати цю постійну величину і щоб в результаті вимірювання щодо нульового проводу схеми були б коректними зазвичай передбачено виведення REF (так званий опорний вхід) на який необхідно подавати нульовий потенціал схеми. Причому подавати на висновок REF нульовий потенціал потрібно від джерела з мінімальним вихідним опором, а інакше подача на REF нульового потенціалу не досягне бажаного ефекту. Таким чином, на вхід REF нульовий потенціал зазвичай подається через ОУ включеного за схемою так званого повторювача, у якого, як відомо вихідний опір близько до нуля, а вхідний навпаки прагне до величезної величиною. На вхід повторювача, коефіцієнт підсилення якого дорівнює одиниці, подається нульовий потенціал, з виходу повторювача знімається нульовий потенціал і подається на REF. ОУ включений за схемою повторювача виглядає так:
Тоді схема включення підсилювача з REF буде виглядати так:
У нашій схемі електрокардіографа повторювач, який видає опорна напруга для підсилювачів AD620 побудований на основі OP97 (див. Мал.8) - тут на плюсовій вхід OP97 поданий нульовий потенціал, а з виходу OP97 опорний нульовий потенціал подається на спеціально призначені для цього REF висновки підсилювачів AD620 . OP97 також Двуполярность.
Крім ОУ з Двуполярность харчуванням є і так звані однополярні, наприклад, TLC272. У таких підсилювачів вихідна напруга міряється не відносно нульової точки, а щодо мінуса батареї, а відповідно висновки для харчування такого ОУ позначаються як GND (сюди мінус батареї) і VDD (а сюди плюс).
Ну ось, мабуть, і все. Цих відомостей достатньо для розуміння, що куди подавати і що, де міряти у підсилювачів на нашій схемі електрокардіографа.
p.s. Для того, хто цікавиться поясненнями понять математики, фізики, техніки що називається "на пальцях" можна порадити ось цю книгу і зокрема голови з її розділів "Математика", "Фізика", "Техніка" (саму книгу або окремі розділи з неї ви можете придбати тут).