1.2. Основная инвертирующая схема включения оу

На рис.1.2 приведена основная инвертирующая схема включения ОУ.

Рис.1.2. Основная инвертирующая схема включения ОУ

Выход ОУ соединен с инвертирующим входом сопротивлением обратной связи R_ОС. Сигнал подается на инвертирующий вход через сопротивление R₁. Исходя из свойств ОУ (бесконечный коэффициент усиления), делаем вывод, что при конечном напряжении на выходе разность потенциалов в трчках А и В равна нулю. Т.к. потенциал точки В равен нулю (соединение с землей), то и потенциал точки А тоже равен нулю. Этот факт дает основание считать точку А кажущейся землей, поскольку прямого соединения с землей эта точка не имеет.

Отсюда следует, что ток во входной цепи определяется только сопротивлением R₁: i=u_ВХ/R₁. Из-за бесконечного входного сопротивления ОУ на вход усилителя ток не ответвляется и полностью протекает по сопротивлению ОС R_ОС. Отсюда: . Подставив сюда значение тока, получим:. Следовательно, коэффициент усиления:

(1.1)

Входное сопротивление каскада равно R₁.

1.1. Суммирующий усилитель

Наличие точки кажущейся земли позволяет строить при помощи ОУ суммирующие усилители (рис.1.3).

Рис.1.3. Суммирующий усилитель

Вследствие того, что потенциал в точке А равен нулю, входные токи не влияют друг на друга и определяются только параметрами входных цепей:

Эти токи суммируются в цепи обратной связи: .

Подставим значения токов: , отсюда:

(1.2)

Изменяя значения сопротивлений, можно задавать весовые коэффициенты, с которыми суммируются входные напряжения. В частности, при равенстве всех сопротивлений получаем чистую сумму входных напряжений.

1.4. Основная неинвертирующая схема включения оу

На рис.1.4. приведена основная неинвертирующая схема включения ОУ.

Рис.1.4. Основная неинвертирующая схема включения ОУ

Исходя из тех же предпосылок, что и в предыдущих случаях, проведем анализ работы данной схемы.

1) .

2) .

3) .

4) Приравнивая токи, получаем: .

5) Отсюда окончательно получаем коэффициент усиления:

. (1.3)

Как видно из (1.3), коэффициент усиления неинвертирующего усиления не может быть меньше единицы.

1.5. Повторитель

Частным случаем неинвертирующего усилителя является повторитель (рис.1.5).

Рис.1.5. Повторитель на ОУ

Коэффициент передачи такого каскада равен единице. Он обладает очень высоким входным и низким выходным сопротивлением. Такие свойства позволяют применять его в качестве буферного каскада, чтобы исключить влияние одной части большой схемы на другую.

1.6. Преобразователь тока в напряжение

Простейшим преобразователем ток-напряжение является, как известно, резистор. Ему, однако, присущ недостаток, заключающийся в том, что для подключаемого источника тока его входное сопротивление не равно нулю (напомним, что для источника тока нормальным является режим короткого замыкания, поскольку источник тока имеет большое выходное сопротивление, которое должно быть намного больше сопротивления нагрузки). Схема, приведенная на рис.1.6, свободна от указанного недостатка и обеспечивает точное преобразование тока в напряжение:

u₂ = −R i₁. (1.4)

Точка А имеет квазинулевой потенциал, поэтому входное сопротивление устройства равно нулю, а токi₁ протекает по резисторуR, обеспечивая выходное напряжение (1.4).

Рис.1.6. Преобразователь тока в напряжение