Инвертирующие усилители (схемы). Параметры. Достоинства и недостатки.

1. Инвертирующий усилитель:

Если в цепи обратной связи использовать простейший делитель напряжения, то получится базовая схема инвертирующего усилителя.

2. Параметры:

Потенциал на инвертирующем входе U- =0. Так как ОУ находится в линейном режиме, тогда: U- - U₊ = U_вых/К₀.

Например, при U_вых =5 В, К₀ = 2·10⁵ получаем U_А =25мкВ. Такое малое напряжение (оно сравнимо с термо-э.д.с. при ∆Т=1ºС) даже невозможно измерить обычным цифровым вольтметром. Отсюда следует, что потенциалы на выходах ОУ можно с хорошей точностью считать равными. Если один из входов ОУ заземлить, на втором входе будет также поддерживаться нулевой потенциал, хотя напрямую входы ОУ гальванически не связаны. Этот эффект называется мнимым заземлением. Таким образом, из U₊ = 0 следует U_-=0, Uвх = U_R5 (падение напряжения на R5); Uвых = U_R19 (падение напряжения на R19). Поскольку входной ток ОУ очень мал, им можно пренебречь, тогда получим I5 = Uвх/R5= -Uвых/R19. Это означает, что для инвертирующего усилителя Кu = Uвых/Uвх = -R19/R5.

Коэффициент усиления

.

Почему "минус"? Потому что, как мы помним, в инвертирующем усилителе фаза выходного сигнала "зеркальна" фазе входного. Входное сопротивление определяется резистором R1. Ежели его сопротивление, например 100кОм, то и входное сопр-е усилителя будет 100кОм.

3. Достоинства и недостатки:

Достоинства: устойчивость усиления при больших К_u.

Недостатки: малое R_вх, инверсия сигнала.

Использование: Основная усилительная схема.

37. Преобразователь тока в напряжение. Неинвертирующий усилитель (схема). Достоинства и недостатки.

 

Преобразователь тока в напряжение

Uвых = Iос*Roc=I1*Roc

Неинвертирующий усилитель:

Так как U₊≈U_-, то

Uвх = U_-= U_R8 (падение напряжения на R8); Uвых = U_R8 +U_R20 (падение напряжения на R20 и R8). Поскольку входной ток ОУ очень мал, им можно пренебречь, тогда получим

Ioc = Uвх/R8= Uвых/(R20+R8). Это означает, что для неинвертирующего усилителя

Кu = Uвых/Uвх = 1+R20/R8.

Стремится уравновесить напряжение на входах Rвх>Rвхоу

Последовательная обратная связь по напряжению. Для неинверсного включения ООС становится последовательной по напряжению (т.е. увеличивает Rвх). Rвых ↓ ООС по напряжению.

Достоинства: высокое выходное сопротивление, отсутствие инверсии сигнала.

Недостаток: невысокая устойчивость при больших К_u.

Частный случай неинверсного включения - Повторитель

Rвх>>Rвхоу

Ku=(Roc/R1)+1

Rocà0

R1à∞

Kuà1

!!(на схеме выше R1 это R8)!!

38. Сумматоры и вычетатели. Неинвертирующий сумматор (схема). Недостаток. Инвертирующий сумматор (схема). Достоинства и недостатки. Применение. Вычетатель.

Неинвертирующий сумматор:

 

 

Недостатки: Высокое взаимное влияние источников тока друг на друга.

Инвертирующий сумматор:

 

Достоинства: 1) Суммирование сигналов происходит линейно и без взаимного влияния их друг на друга. 2) Высокая устойчивость схемы.

Недостатки: Инверсия фазы входных сигналов.

Используется как аналоговый сумматор, а также в простейших схемах ЦАП (цифро-аналитических преобразователях).

Вычитатель: