A műveleti erősítő tulajdonságainak kezelése

A reális műveleti erősítők tulajdonságai valamennyire eltérnek az ideálistól. Az alkalmazástól függ, hogy ezek mennyire befolyásolják a működést. A cél az, hogy megismerjük a hatásukat különböző esetekre, ahogy akár egy mérőműszer esetén is.

Kiszámíthatjuk, hogy mekkora eltérést okoznak az egyes paraméterek, így azt gondolhatnánk, hogy ezt számításba vehetjük. Ezzel nagyon vigyázni kell!

A paraméterek sokszor csak tipikus értékek, sok további tényezőtől függhetnek, újabb hibaforrásokat vehetünk be. Mérőműszeres példa erre: egy digitális multiméter belső ellenállásának pontossága általában nem specifikált, de a feszültségmérésé igen. Már ebből is látszik, hogy nem szabad egy mérésnél arra törekedni, hogy pontosításra használjuk fel az adatlapi értéket (egy példa jól mutatja ezt).

Alapkapcsolás az elemzéshez

A műveleti erősítőt sokféle kapcsolásban használjuk negatív visszacsatolással. Ha az erősítő tulajdonságai nem tekinthetők ideálisnak, akkor a különböző kapcsolásokban ezeknek különböző következményei lehetnek. Érdemes ezért keresni olyan egyszerűsített esetet vagy eseteket, melyek elemzésével sokféle áramköri megoldáshoz meg tudjuk mondani, hogy milyen hatása lesz az egyes paramértereknek.

Használjuk fel a következő megfontolásokat:

• A visszacsatolás lényege az, hogy a kimenetnek valahányad részét vezetjük az invertáló bemenetre. Mivel DC paramétereket vizsgálunk, ez így megoldható egy két ellenállásból álló feszültségosztóval.
• A neminvertáló bemenetre is többféle módon kapcsolhatunk jeleket, de ha ezeket a Thevenin-tétellel helyettesítjük, akkor elég egy feszültséggenerátorral sorba kapcsolt ellenállást használni.

Összességében az alábbi áramkörhöz jutunk:

Nyílthurkú erősítés

A nyílthurkú erősítés (open loop gain) az adatlapokban általában A_vol vagy A_v jelölésű. Az értéke igen nagy (≫1), de nagyobb pontosságot igénylő alkalmazásoknál ismerni kell a hatását, ami függ a kapcsolástól is.

Fontos megjegyezni, hogy a következők csak DC (illetve kisfrekvenciás) jelekre vonatkoznak, mivel a nyílthurkú erősítés frekvenciafüggő. Ennek elemzése az AC paraméterek tárgyalásánál látható.

Vizsgáljuk meg, hogyan befolyásolja a pontosságot az általános kapcsolás esetén:

A műveleti erősítőt leíró egyenlet a szokásos:

A neminvertáló bemeneten V₂ a feszültség, az invertálón pedig

Ezeket behelyettesítve

A visszacsatolási tényező adja meg, hogy a kimeneti feszültség mekkora hányadát vezetjük vissza az invertáló bemenetre:

Átrendezéssel és a visszacsatolási tényező felhasználásával

Mivel

így a kimeneti feszültséget az alábbi módon adhatjuk meg:

Ebből az látható, hogy az erősítés mindkét bemenő jel esetén kisebb, mint az ideális esetben, amit a következő faktor ad meg:

Mivel x ≪ 1 esetén lineáris közelítésben \( \frac {1}{1+x} \approx 1-x \), így

Az erősítés hibáját a faktor 1-től való eltérése adja meg, ami éppen :

Az is megállapítható, hogy minél kisebb a visszacsatolási tényező (azaz minél nagyobb a jelek erősítése), annál nagyobb az eltérés az ideális értéktől.

A βA szorzat neve hurokerősítés (loop gain) és ezzel jól jellemezhető az adott kapcsolás erősítésének hibája. Ha leosztás nélkül vezetjük vissza a kimeneti feszültséget az invertáló bemenetre, akkor β=1, a hurokerősítés megegyezik a nyílthurkú erősítéssel, és a hiba ekkor a legkisebb. Ilyen kapcsolás a feszültségkövető.

A β visszacsatolási tényező reciproka az erősítés, amivel a műveleti erősítő működik, az angol nyelvű szakirodalomban zajerősítésnek is nevezik (noise gain). A jelek erősítése ettől különböző lehet, ahogy láthatjuk V₁ esetén is. A jelerősítések hibáját viszont ugyanez a faktor adja meg.

Nézzünk egy példát az erősítési hiba becslésére. Egy 5-szörös invertáló erősítőnél a visszacsatolási tényező 1/6, (a zajerősítés 6), legyen a nyílthurkú erősítés értéke 90dB. A hiba nagysága:

Ne feledjük, hogy a hiba számértékes becslésekor mindig felfelé kerekítünk.

Osztályozás

Az adatlapok a nyílthurkú erősítés dB, V/V, V/mV, V/µV egységekben szokták megadni.

Általános célú műveleti erősítőknél gyakori a 10⁵-hez közeli érték, nagy sebességű erősítőknél lehet kisebb, 10⁴ körüli. Precíz műveleti erősítők 10⁶, de akár 10⁷ értékkel is rendelkezhetnek.

Az érték bizonytalansága viszonylag nagyobb lehet, erre különösen figyelni érdemes az adatlapban, ami ennek megfelelően megadhat garantált minimális értéket és tipikus értéket is.

A nyílthurkú erősítés frekvenciafüggő, növekvő frekvencián csökken. Az említett adatlapi értékek a DC értékre vonatkoznak.

Számítási példa

Az alábbi különbségképző erősítőnél R₁=1kΩ, R₂=100kΩ, a ideális esetben az erősítése 100.

Mekkora az erősítés hibája, amit a nyílthurkú erősítés okoz?

Az LM358 adatlapja szerint az "Open-loop voltage gain" tipikus értéke 25ºC-on 140V/mV. A visszacsatolási tényező 1/101, így az erősítés tipikus hibája

Érdemes megjegyezni, hogy ha garantált értékre van szükség a teljes működési hőmérsékleti tartományban (-40ºC..85ºC), akkor az érték csak 35V/mV, ezzel a hiba ≈0,3%.

Bemeneti offszetfeszültség

Az ideális műveleti erősítő működését az alábbi összefüggés írja le:

Valódi műveleti erősítők bemeneti offszetfeszültséggel (input offset voltage) rendelkeznek, ami azt jelenti, hogy nem nulla bemeneti feszültségnél lesz nulla a kimenet. Ez tehát az alábbi módosítást jelenti a képletben:

Ezt akár fel is használhatnánk az egyes kapcsolások kiszámításánál, de kihasználva, hogy az ideális műveleti erősítő bemeneti feszültségei megegyeznek negatív visszacsatolás esetén, az alábbi áramköri modellt használhatjuk:

A bemeneti oldali ellenállásokat földeltük, mert a szuperpozíció tétele értelmében ezek hatását így tudjuk kiiktatni. Az így kapott áramkör kimeneti feszültsége

Ez abból látható, hogy az neminvertáló bemeneten nulla a feszültség, így az invertálón is az. Emiatt az R_n ellenálláson a feszültség V_offs, az áram így V_offs/R_n. Ez az áram folyik át az R_f ellenálláson, amin eső feszültség V_ki-V_offs.

A β visszacsatolási tényezővel kifejezve:

Az offszetfeszültség a visszacsatolási tényező reciprokával szorozva jelenik meg a kimeneten, a neminvertáló bemenetre jutó jel nincs rá hatással.

Az offszetfeszültség lehet pozitív vagy negatív is, csak a nagyságát, esetleg a garantált legnagyobb értékét adja meg az adatlap.

Egy adott kapcsolás esetén megadhatjuk magát az offszetfeszültséget (az adatlap alapján), de ennek a kimenetre jutó értékét is. Az első esetben az RTI (referred to input), a másodikban az RTO (referred to output) mozaikszóval jellemzik ezt.

Drift

A drift egyrészt hőmérsékletfüggést, másrészt öregedési effektusokat ír le.

Az offszetfeszültség hőmérsékletfüggő, az adatlapban tipikusan µV/K egységekben adják meg.

Az offszetfeszültség függ az eltelt időtől is, egyfajta öregedési effektus lép fel. Ennek értékét az adatlapban tipikusan µV/1000h vagy µV/month formában láthatjuk. Az idővel ez nem lineáris változást jelent, hanem négyzetgyököst, tehát 4 hónap alatt történik kétszer annyi változás, mint egy hónap alatt.

A long-term stability paraméter is µV/month alakú szokott lenni, és folyamatos működésre vonatkozó adat.

Ezek közül gyakran elég a hőmérsékletfüggést figyelembe venni szélesebb hőmérséklettartományi működés esetén, ennek a hatása lehet leginkább számottevő az offszetfeszültség nagysága szempontjából.

Kompenzálás

Az offszetfeszültséget elvileg kompenzálhatjuk, de ehhez meg kell mérni, hiszen sem az előjelét, sem a nagyságát nem tudjuk egy adott integrált áramkör használata esetén. Az adatlap csak statisztikát ad meg.

Ez elég bonyolult is lehet, és ma már olyan jó minőségű áramköröket gyártanak, kaphatunk olyat, ami kompenzálás nélkül is megfelel a követelményeknek. Itt érdemes megkülönböztetni az adatlapban két oszlopot: ez egyik tipikus érték, a másik viszont garantált maximum. A követelmények szigorúságától függ, melyiket használjuk.

Léteznek az áramkörökbe beépített kompenzálási módszerek is, ezeket is jól összefoglalja az ajánlott irodalom. Egyet érdemes kiemelni, az úgynevezett chopper-stabilized megoldást. Az áramkörön belül gyors kapcsolgatásokkal oldaják meg, hogy az offszetfeszültséget automatikusan kompenzálja az áramkör. Ezzel akár 1µV alatti offszetfeszültség is elérhető. Erről is található egy leírás a referenciák között.

Osztályozás

Általános célú műveleti erősítőknél tipikusan mV nagyságrendbe esik az offszetfeszültség. Precízebb erősítőknél 50µV..500µV a tipikus tartomány, a legjobb bipoláris tranzisztoros erősítők akár 10µV-20µV értéket is biztosíthatnak. A hőmérsékleti drift is kisebb akkor, ha az offszetfeszültség kisebb. A 10µV/K elég általános, a legjobb erősítőknél akár 100nV/K lehet az értéke.

Az offszetfeszültségnek elsősorban precíz DC alkalmazásokban van jelentősége. Nagyobb erősítéseknél AC alkalmazásoknál is lehet szerepe, ahol elkerülendő (pl. jobb kivezérelhetőség, terheléscsökkentés miatt) jelentősebb DC komponens a kimeneten.

Számítási példa

Számítsuk ki a kimenetre jutó offszetfeszültséget az alábbi áramkörre:

A visszacsatolási tényező reciproka:

így végül:

Ha például R₁=1kΩ, R₂=1kΩ, R₃=10kΩ, és az offszetfeszültség az adatlap szerint 250µV, akkor

A neminvertáló bemenetre kapcsolt hálózatnak erre nincs hatása.

Offszetfeszültség táptól-tápig terjedő bemenetek esetén

A táptól-tápig terjedő bemeneti fokozattal rendelkező műveleti erősítők offszetfeszültsége függ a közös módusú feszültségtől, akár az előjele is függhet attól, melyik bemeneti differenciálerősítő aktív. Ez amplitúdófüggő hibát, azaz torzítást okozhat. A jelenség részletesebb magyarázata a bemeneti munkaponti áram tárgyalásánál található.

Bemeneti munkaponti áram

A műveleti erősítő bemeneti fokozata tranzisztoros differenciálerősítő, ebből következően bemeneti munkaponti áramra (input bias current) van szükség a működéshez. A jelforrások tehát nem lehetnek lebegők, a tápfeszültségekhez galvanikusan kötötteknek kell lenniük, akár csak egy ellenállás segítségével.

A műveleti erősítő bemeneti modellje ezért a tranzisztoros differenciálerősítő bemeneti modelljével egyezik meg. Ebből itt a bemeneti áram hatását részletezzük (input bias current). Ehhez a következő áramkör tartozik:

A tranzisztoros bemeneti modell alapján tudjuk, hogy a két áram azonos irányú, de folyhatnak befelé vagy kifelé is.

Számítsuk ki, milyen hatása van a kimeneti feszültségre az egyes áramgenerátoroknak! Először vegyük a neminvertáló bemeneti generátort, azaz a másik áramát nullának feltételezzük, szakadással helyettesítjük. Az áram az R_p ellenálláson folyik át, az irányát is figyelembe véve az invertáló bemeneten -I_bp⋅R_p feszültség jelenik meg. Ezt az erősítő 1/β-szorosan erősíti fel.

Az invertáló bemeneti áram hatásának számítása még egyszerűbb. Ekkor I_bp-t tekintjük nullának, ezért a neminvertáló bemeneten a feszültség is nulla. A negatív visszacsatolás miatt az invertáló bemenet virtuális földpont, így az R_n ellenálláson áram nem folyik. Ebből az következik, hogy I_bn teljes egészében a visszacsatoló ellenálláson folyik át, így a kimenetre jutó feszültségjárulék I_bn⋅R_f

A két hatást összegezve:

Offszetáram

Az invertáló és neminvertáló bemeneti áramok nagysága nem teljesen egyforma, tipikus különbségüket az adatlap bemeneti offszetáramként (input offset current) adja meg. Jegyezzük meg azt is, hogy tápfeszültségekig terjedő bemeneti feszültségtartományú (rail-to-rail input) erősítőknél a bementi áramnak a nagysága és még az iránya is függ a közös módusú jelszinttől, így ilyen esetben egyszerűbb kiindulni a maximum értékekből.

Drift

A bemeneti áram bipoláris tranzisztorokból felépített műveleti erősítő esetén kevéssé hőmérsékletfüggő, a teljes működési hőmérséklettartományban sem ad nagyobb járulékot. FET-ek esetén viszont 10ºC hőmérsékletnövekedés hatására duplázódik, azaz hatványfüggvény szerint meredeken emelkedik. Ennek megfelelően jelentős lehet a hatása.

Kompenzálás

A két bemeneti áram azonos irányú, ezért a járulékuk ellentétes hatást hoz létre a kimeneten. Ha a két áramot közelítőleg egyformának tekintjük, akkor a fentebbi számítás szerint a hatásuk összege nulla lesz, ha R_p megegyezik R_n és R_f eredőjével. Ennek megfelelően választhatjuk meg az ellenállások értéketi.

Léteznek bemeneti áramokat kompenzáló részek integrálva műveleti erősítőkben. Ehhez belső áramgenerátorokat használnak, melyek biztosítják a munkaponti áramokat, ahogy az alábbi ábrán látható. Ilyen erősítőknél nem használhatjuk az előbb említett kompenzálást.

Mivel igen széles választék áll rendelkezésre, kompenzálás helyett olyan erősítőt érdemes választani, amelyik a szükséges hőmérsékleti tartományban megfelel az adott kapcsoláshoz tartozó követelményeknek.

Osztályozás

Általános célú bipoláris tranzisztorokból felépített műveleti erősítők bemeneti munkaponti árama nA nagységrendben van. Nagysebességű erősítőknél akár µA is lehet az érték a belső felépítés következtében. Léteznek szuper-β (β>1000) tranzisztoros erősítők is pár száz pA értéket biztosítva.

A legkisebb bemeneti áramot FET-bemenetű műveleti erősítőkkel lehet elérni. JFET bemeneti fokozat esetén pár 10pA a tipikus érték, MOSFET-ek 1pA körüli bemenő árammal rendelkeznek.

Az úgynevezett elektrométer műveleti erősítőkkel 100fA alatti áramok biztosíthatók, de akár 0,1 fA (≈600 elektron halad át a vezetéken 1s alatt!) körül is tartható az érték (ADA4530-1). Ezeknél már nagyon gondosan kell eljárni a hardveres megvalósításnál is, ennél nagyobb áram folyhat a nyomtatott áramköri lap felületén.

Fontos újra kiemelni, hogy FET-ek esetén a hőmérsékletfüggés igen jelentős.

Számítási példa

Számítsuk ki a kimenetre jutó hatást az alábbi áramkörre:

A szuperpozíció tételének felhasználásával a bemeneti feszültségeket nullának, azaz a négy bemenetet földeltnek vesszük. Az invertáló bemeneti munkaponti áram a visszacsatoló ellenálláson folyik kereszül, így a járuléka I_bn⋅R₃.

A neminvertáló bemeneti áram R₄ és R₅ párhuzamos eredőjén folyik át, ezzel az invertáló bemeneten a következő feszültség jelenik meg:

Ezt kell megszorozni a visszacsatolási tényező reciprokával ahhoz, hogy a kimenetre jutó feszültségjárulékot megkapjuk. A két generátor hatásának összegzésével végül:

Bemeneti áram táptól-tápig terjedő bemenetek esetén

A táptól-tápig terjedő bemeneti fokozattal rendelkező műveleti erősítők bemeneti árama függ a közös módusú feszültségtől, még az áram iránya is változik attól függően, melyik bemeneti differenciálerősítő aktív. Ha a jelforrás ellenállása nagy, ez a tulajdonság jelentős amplitúdófüggő hibát, azaz torzítást okozhat. Jól mutatja ezt az alábbi kapcsolás viselkedése.

A kimeneti feszültség ideális esetben megegyezik a bementő feszültséggel, amit a piros vonal jelez. A bementi áram nem csak egyszerű offszethibát okoz, hanem jelentős torzítást is.

A következő ábra szinuszos bemeneti jel (piros vonal) esetére mutatja a kimeneti jel torzulását (fekete vonal).

Lényegesen kisebb forrásellenállás esetén és FET bemenetű műveleti erősítőknél a sokkal kisebb a bemeneti áram miatt könnyebben elkerülhető a torzítás. Mindenképpen megfontolást érdemes tenni egy konkrét alkalmazásnál, és lehetőség szerint célszerű kerülni azt, hogy a közös módusú jel az átmeneti tartományban legyen, jelentősebben változzon.

Léteznek úgynevezett Zero Crossover Distortion táptól-tápig terjedő bemeneti fokozattal rendelkező műveleti erősítők, ahol a chip tápfeszültségénél kb. 1.8V-tal nagyobb feszültséget állítanak elő a chipen belül kapcsolt kapacitású konverterrel (charge pump), ezzel biztosítani tudják egy differenciálerősítővel is a külső tápfeszültségig terjedő közös módusú tartományt.

Jegyezzük meg, hogy invertáló kapcsolás esetén a közös módusú jel állandó, illetve nagy erősítések esetén kevéssé változik, így ezek sokkal kevésbé érzékenyek.

Bemeneti ellenállás

A bemeneti ellenállások hatásának elemzéséhez ismét a tranzisztoros differenciálerősítő bemeneti modelljét érdemes alapul venni. Ennek alapján az alábbi kapcsolást tekintsük:

A bemeneti ellenállások kisbetűs jelzése arra utal, hogy ezek dinamikus ellenállások, DC számításokhoz ezért nem vesszük figyelembe a hatásukat. Földeltnek ezért tekinthetjük az r_bn és r_bp ellenállásokat (minden DC jel dinamikus komponense zérus) függetlenül attól, hogy a műveleti erősítő milyen tápfeszültségekkel üzemel.

A közös módusú bemeneti ellenállások értéke igen nagy, különösen FET-bemenetű erősítőknél, és bár a differenciális ellenállás jóval kisebb, nincs hatása a kimenetre. Az ellenállásokkal párhuzamosan 5pF-25pF nagyságrendjébe eső kapacitásokat is feltételeznünk kell.

Hatásuk ugyan ritkán kezelendő, de előfordulhat, hogy bizonyos kapcsolásoknál figyelembe kell vennünk az értékeiket. A kapacitások bizonyos esetekben a visszacsatolt jel fázistolását okozhatják, csökkenthetik ezzel a fázistartalékot, stabilitási problémákat okozhatnak.

Kimeneti ellenállás

A kimeneti fokozat tipikusan komplementer emitterkövető, vagy táptól-tápig terjedő kimenet esetén komplementer közös emitteres felépítésű. Ebből következően véges kimeneti ellenállású, azaz az alábbi modellt adhatjuk:

Vizsgáljuk meg, milyen ennek a hatása negatív visszacsatolás esetén. Ehhez határozzuk meg a visszacsatolt erősítő kimeneti ellenállását az alábbi áramkör segítségével:

A bementi feszültség nulla, ideális esetben a kimenetinek is annyinak kellene lennie. A terhelés hatására bekövetkező változásból tudjuk meghatározni a kapcsolás kimeneti ellenállását. A műveleti erősítőt csak annyiban nem tekintjük ideálisnak, hogy végesnek vesszük a nyítlhurkú erősítést. Látni fogjuk, hogy ha végtelen, akkor a kimeneti ellenállás hatása kiesik.

Tegyük fel, hogy a visszacsatoló hálózat ellenállására igaz, hogy R_n+R_f ≫ R_o. Ekkor a kimeneti áram gyakorlatilag megegyezik a kimeneti ellenálláson átfolyó árammal. A műveleti erősítőt leíró egyenlet szerint a β visszacsatolási tényező felhasználásával:

Átrendezéssel

Mivel a kimeneti feszültség változása a kimeneti áram változásával ellentétes, így a jobb oldali tag előjele megváltozik:

A kapcsolás kimeneti ellenállása ebből már kifejezhető:

Ez a Miller-hatással is összhangban van, hiszen az R_o kimeneti ellenállás két végpontján a feszültségek egymással arányosak. Feltételezhetjük, hogy βA ≫ 1, így

A kapcsolás kimeneti ellenállása tehát nagyon kicsi, a negatív visszacsatolás nagyságrendekkel csökkenti R_o hatását.

Általános célú műveleti erősítőknél az emitterkövető fokozat eleve kicsi (10Ω körüli) kimeneti ellenállású. Táptól-tápig kimenetű műveleti erősítőknél már jóval nagyobb az érték, kevésbé érdemes terhelni ezeket, ami jobb kivezérlést is ad egyúttal.

Fontos megemlíteni, hogy ha a kimeneten kapacitív terhelés van, akkor az egy pólust jelent az átviteli függvényben. Ez instabilitást okozhat, ha a hozzá tartozó frekvencián a nyílthurkú erősítés 1-nél nagyobb. Táptól-tápig kimenetű erősítők érzékenyebbek erre.

Bemeneti és kimeneti jeltartomány

Bemeneti közös módusú feszültségtartomány

A bemeneti fokozatnál a feszültségkülönbséget használjuk a számításokhoz, de a közös módusú jelnek adott tartományban kell lennie. A szokásos negatív visszacsatolás esetén a bemeneti feszültségek azonosak, így az egy bemenetre jutó feszültségre is vonatkoztathatjuk a határokat.

Általánosságban az adatlapok azt adják meg, hogy a közös módusú bemeneti feszültség milyen közel lehet a tápfeszültségekhez.

• Leggyakrabban ez a távolság mindkét tápfeszültségtől mérve 1V..2V körüli.
• Vannak olyan bemeneti fokozatok, melyeknél az egyik tápfeszültséget elérheti, akár kicsit (pár tized Volt) meg is haladhatja a bemeneti feszültség. Ezt nevezik egytápfeszültségű (single supply) bemeneti működésnek.
• Ténylegesen tápfeszültségtől-tápfeszültségig terjedő bemeneti tartománnyal (rail-to-rail input) rendelkező erősítőket is gyártanak.

Ha a közös módusú bemeneti feszültség meghaladja a megengedett értéket, akkor ez a kimeneten fázisfordítást (phase reversal) okozhat. Ekkor a kimenet hirtelen a másik tápfeszültséghez ugrik, és csak akkor tér vissza a normális állapotba, ha a bemeneti jel visszakerül a megengedett tartományba. A legtöbb műveleti erősítő beépített védelemmel rendelkezik ez ellen.

A bemeneti tartománynak van egy abszolút maximum értéke is, aminek a meghaladása az áramkör károsodását okozhatja. Ez ellen a bemenetek és a tápfeszültségek közé kapcsolt alacsony nyitófeszültségű Schottky-diódákkal és soros előtétellenállással lehet megvédeni az áramkört.

Bemeneti differenciális feszültségtartomány

Bár negatív visszacsatolás esetén a bemeneti feszültségek megegyeznek, a tápfeszültség bekapcsolásakor, komparátorként alkalmazáskor előfordulhat jelentős különbség. Vannak olyan erősítők, melyek bemenete között két ellentétesen bekötött dióda van (főleg ESD védelem miatt), ezeknél a különbség dióda nyitófeszültségnyi lehet legfeljebb, komparátorként ezért nem használhatók. Mindenképp az adatlap a mérvadó a betartandó határok szempontjából.

Kimeneti feszültségtartomány

A kimeneti feszültségtartomány hasonló lehetőségeket biztosít, általános esetben egyik tápfeszültséghez sem kerül közelebb 1-2 Voltnál. Egytápfeszültségű működésnél az egyik, tápfeszültségtől-tápfeszültségig specifikáció esetben mindkét tápfeszültséghez közeli értéket vehetnek fel.

Teljesen sosem érhetik el a tápfeszültséget, de akár pár mV-nyira igen. Ez erősen függ a terheléstől is, mert a kimeneti áram növeli a belső áramköri elemeken a feszültségesést. Az adatlapok többféle kimeneti áram esetére is megadhatják a határértékeket.

Kimeneti áram

A maximális kimeneti áram tipikusan 10mA..20mA tartományba esik, a legtöbb erősítőnél túláramvédelem is beépített, így a kimenet elviseli akár a rövidzárat is. Nagyobb kimeneti áramot biztosítanak a gyors műveleti erősítők, nagyobb sebességgel képesek külső kapacitások feltöltésére is. Léteznek akár több Ampernyi kimeneti áramú műveleti erősítők, melyeket hangszórók, motorok és más nagyobb teljesítményigényű terhelések meghajtására használhatunk.

Tápfeszültség

Tápfeszültségtartomány

A műveleti erősítők két tápfeszültségbemenettel rendelkeznek, földelési kivezetésük nincs. Ugyanakkor a földponthoz kötöttek a tápfeszültségek, és ez az áramok visszatérési pontja is. Lehet pozitív és negatív tápfeszültségeket használni, de egyre elterjedtebb az, hogy az áramkör földpontja az egyik tápfeszültség. Erre a célra különösen alkalmasak az egytápfeszültségű integrált áramkörök.

A fentieknek megfelelően leginkább a pozitív és negatív tápfeszültségek közötti feszültségkülönbség a jellemző érték. Az adatlapok gyakran adják meg két formában is ezt, pl. ±18V és 36V.

Elterjedt a 30V, 12V, 5V körüli érték, de léteznek egészen alacsony tápfeszültségű áramkörök (<2V), és nagyfeszültségűek is (>50V). Egy adott erősítő esetén a tápfeszültség gyakran választható meg viszonylag tágabb határok között, vannak szélesebb működési tartományra optimalizált típusok is (pl. AD8227, 2,2V..36V).

Nyugalmi áramfelvétel

A műveleti erősítők akkor is felvesznek a tápforrásból áramot, ha nem terheljük a kimenetüket. Ez pár mA tipikusan, de vannak alacsony fogyasztásúak, melyeknél a nyugalmi áramfelvétel 100µA alatti. Ezek általában jóval alacsonyabb frekvencián működnek, az erősítés-sávszélesség szorzatuk MHz alatti. Kisebb kimeneti áramokat biztosítanak, ami akár a visszacsatolóköri feszültségosztóban használható ellenállásokra is jelenthetnek minimumértéket.