Wzmacniacze operacyjne i przetworniki pomiarowe

Wzmacniacze są bardzo ważnymi podzespołami układów elektronicznych, automatyki,
sterowania i pomiarów. Wzmacniacze w tych układach pełnią funkcję przetworników
normujących, wzmacniaczy mocy, regulatorów, układów korekcyjnych,
liniowych i nieliniowych układów funkcyjnych i komparatorów. Wzmacniacze są
stosowane do wzmacniania sygnałów w szerokim przedziale wartości i spektrum częstotliwości.
Od napięć stałych do napięć o skrajnie wielkiej częstotliwości i od napięć
na poziomie mikrowoltów do napięć o wartościach setek woltów. Potrzeba przetwarzania
sygnałów o bardzo zróżnicowanych, a także o ekstremalnych wartościach wymusza
opracowania nowych modeli wzmacniaczy o coraz to lepszych parametrach
i nowych właściwościach. Ocenia się, że każdego roku zostaje opracowanych i wdrożonych
do produkcji około 1000 modeli wzmacniaczy scalonych. Rozwój wzmacniaczy
scalonych jest równie dynamiczny jak rozwój scalonych układów cyfrowych.
Wzmacniacze stosowane w układach pomiarowych są określane jako operacyjne.
Nazwa ta pochodzi od pierwszych wzmacniaczy lampowych o sprzężeniu bezpośrednim
opracowanych w 1945 r. Wzmacniacze operacyjne umożliwiają prowadzenie
z małymi błędami liniowych i nieliniowych operacji matematycznych. Operacji liniowych:
dodawania, odejmowania, różniczkowania, całkowania i nieliniowych: mnożenia,
dzielenia, pierwiastkowania, potęgowania, logarytmowania i delogarytmowania.
Następnie lampy zostały zastąpione tranzystorami, a na początku lat 60. ubiegłego
stulecia opracowano scalone wzmacniacze operacyjne o bardzo dobrych parametrach.
Te wyróżniające się parametry wynikają z konstrukcji i technologii wykonania
wzmacniaczy operacyjnych. Wszystkie elementy wzmacniaczy mają takie same właściwości,
ponieważ wykonane są w jednym krysztale półprzewodnika, w jednym procesie
technologicznym, charakteryzują się bardzo małymi wymiarami i w związku
z tym mają prawie jednakową temperaturę. Olbrzymie postępy w technice układowej,
konstrukcyjnej i technologicznej doprowadziły do opracowania wzmacniaczy operacyjnych
I, II, III i kolejnych generacji, o coraz lepszych parametrach.
Te znaczące sukcesy technologiczne i układowe wykorzystano podczas opracowania
innych podzespołów analogowych.