Uвых.=
K инв= -
Неинвертирующий усилитель.
На рис.7 представлена схема неинвертирующего усилителя постоянного тока. Для усилителя на ОУ необходимо, чтобы между входами и землей должны быть пути для протекания постоянных токов. Резистор R2 в этой схеме нужен для того, чтобы обеспечить равенство сопротивлений между каждым из входов и землей и выбирается из условия:
R2=RосR1/(Rос+R1).
Рис.8.
Если выходное сопротивление источника сигнала сравнимо с R2, то его значение следует вычесть из R2. На первый взгляд может показаться, что включение резистора R2 последовательно с источником сигнала приведет к значительному ослаблению сигнала, но это не так, поскольку сам усилитель обладает большим входным сопротивлением, таким образом, потери сигнала на сопротивлении R2 будут пренебрежимо малы. Коэффициент усиления определяется:
Кнеин =(Rос+R1)/R1
При этом выходное напряжение равно:
Uвых = Кнеин Uвх
Сопротивление R2 выбирают из условия уменьшения влияния токов смещения на выходное напряжение. Для этого необходимо, чтобы R2 R1 Rос. При этом падения напряжения от токов смещения на них одинаковы и напряжение смещения минимально.
Входное сопротивление инвертирующей схемы Rвх(1+Kb0)R0вх, а выходное сопротивление Rвых .
Инвертирующий усилитель
Если подать на инвертирующий вход ОУ входной сигнал и сигнал отрицательной обратной связи, то в результате получится инвертирующий усилитель, у которого выходной сигнал сдвинут по фазе на 180˚ относительно входного сигнала. Про схему, показанную на рис.8, говорят, что в ней имеется параллельная обратная связь, поскольку сигнал отрицательной обратной связи оказывается включенным не последовательно с входным сигналом, а подается параллельно с ним на один и тот же вход. Коэффициент усиления определяется:
Кинв= - Rос/R1.
При этом выходное напряжение усилителя равно:
Uвых = Кинв Uвх
Рис.9. Инвертирующий усилитель.
Сопротивление R2 выбирают из условия уменьшения влияния токов смещения на выходное напряжение. Для этого необходимо, чтобы R2 R1 Rос. При этом падения напряжения от токов смещения на них одинаковы и напряжение смещения минимально. Входное сопротивление инвертирующей схемы равно Rвх R1+R2 ,
а выходное сопротивление - Rвых .
Определить действие обратной связи по напряжению и коэффициент усиления ОУ с ООС можно, воспользуясь тремя упрощающими предположениями о свойствах собственно ОУ:
коэффициент усиления без обратной связи Ко= ∞,
входное сопротивление без обратной связи Rвх = ∞,
выходное сопротивление без обратной связи Rвых = 0.
По первому закону Киргофа для узла: Iв х= Iос + Iоу
Из того, что с точки зрения входного сигнала инвертирующий вход имеет тот же самый потенциал, что и неинвертирующий вход, который заземлен (мнимая земля), следует что все входное напряжение Uвх оказывается приложенным ко входному резистору R1. Поэтому ток, создаваемый сигналом в R1, равен
Iвх=Uвх/R1.
Теперь рассмотрим резистор обратной связи Rос, включенный между мнимой землей и выходом, где действует напряжение Uвых. Полагая, что ток сигнала Iвх течет в направлении, указанном на рисунке, получим:
Iо с= -Uвых/Rос
Так как входное сопротивление ОУ бесконечно велико, ток сигнала не может затекать в инвертирующий вход, и для идеального ОУ Iоу =0.
Следовательно: Iвх=Iос, -Uвых/Rос=Uвх/R1
Отсюда следует: Кинв=Uвых/Uвх= - Rос/R1.