Структурная схема интегрального усилителя

Входной каскад — эмиттерный повторитель – служит для согласования сопротивлений;

Дифференциальный усилитель – усиливает разность входных напряжений;

КСПУ – сдвигает постоянную составляющую сигнала вниз или вверх;

Выходной каскад – служит для согласования КСПУ с нагрузкой.

Операционные усилители

Операционные усилители (ОУ) - универсальный многофункциональный узел аналоговых устройств, использующий аналоговые интегральные микросхемы. Операционным называют усилитель электрических сигналов, предназначенный для выполнения различных операций над аналоговыми величинами, изменяющимися по закону непрерывной функции.

Операционные усилители отличаются от других типов усилителей наличием глубокой отрицательной обратной связи (ООС). Глубокая ООС стабилизирует коэффициент усиления усилителя.

 

Инвертирующий операционный усилитель

Инвертирующий операционный усилитель не только усиливает входное напряжение, но и изменяет (инвертирует) его фазу на 180° (изменяет полярность на противоположную), так как входное напряжение подключается к инвертирующему входу операционного усилителя. Как и в неинвертирующем усилителе, здесь осуществлена глубокая отрицательная обратная связь при помощи цепи обратной связи на резисторах R1 и R2.

Коэффициент усиления инвертирующего усилителя определяется формулой:

Знак «минус» показывает, что в этом усилителе происходит инвертирование фазы (изменение полярности).

В частном случае, когда R2 = R1, коэффициент усиления К = - 1 и инвертирующий усилитель превращается просто в инвертор, который изменяет фазу входного сигнала на 180 (изменяет полярность) без изменения его величины.

 Неинвертирующий усилитель содержит последовательную отрицательную обратную связь по напряжению, так как сигнал обратной связи подается по инвертирующему входу.

 

Неинвертирующий операционный усилитель

 

Цепь ООС, построенная на резисторах R1 и R2 имеет коэффициент обратной связи (коэффициент передачи):

Следовательно, неинвертирующий усилитель имеет коэффициент усиления по напряжению:

Так как сопротивления резисторов не зависят от частоты и отношение R2 / R1 можно сделать весьма стабильным, то коэффициент К будет очень стабильным, независимо от частоты сигнала и условий эксплуатации усилителя.

Работа усилителя показана при помощи временных диаграмм:

Из диаграмм видно, что фаза выходного напряжения совпадает с фазой входного напряжения. Поэтому такие усилители называют неинвертирующими.

 

Неинвертирующий повторитель

 

 

 

В этой схеме отсутствуют резисторы, поэтому входное напряжение равно выходному. Схема не усиливает сигнал, а повторяет его. Используется для согласования сопротивлений.

 

 

Инвертирующий сумматор

Инвертирующий сумматор суммирует напряжения, подаваемые на его вход, затем инвертирует напряжение и усиливает его.