Масштабні інвертуючи підсилювачі

У цьому випадку вхідна напруга подається на інвертуючий вхід ОП (рис. 3.18), а вихідна напруга ОП U_вих змінюється в протифазі до вхід­ної U_вх (у випадку синусоїдного сигналу фаза змінюється на 180°). В схемах таких підсилювачів від'ємний зворотний зв'язок реалі­зується через елемент R₂ на інвертуючий вхід ОП з метою зменшення коефіцієнта підсилення розімкненого ОП. Наявність такого зв'язку призводить до того, що завжди у стані рівноваги U_вх.ОП = 0. Тоді, за другим законом Кірхгофа

; (3.22)

; (3.23)

Враховуючи, що R_вх.ОП = , то І_ОП = 0 і відповідно І_вх = - І_зв.з, тобто . Звідси отримаємо, що для такого підсилювача коефіцієнт підсилення за напругою

(3.24)

де - передаточний коефіцієнт ланки зворотного зв’язку ОП.

Необхідно відзначити, що коефіцієнт підсилення ОП зі зворотним зв’язком не залежить від частоти вхідного сигналу.

R₂

І_вх R₁ І_зв.з

U_вх.ОП

U_вх U_вих

Рис. 3.18. Масштабний інвертуючий підсилювач

Масштабні неінвертуючи підсилювачі

У цьому випадку вхідний сигнал подається на неінвертуючий вхід ОП, вихідна напруга U_вих має такий самий знак як і вхідна, а зворотний зв’язок забезпечується через елемент R₂ на інвертуючий вхід ОП (рис.3.19).

Оскільки в цьому випадку І_вх = І_ОП = 0, то за умови, що U_вх.ОП = 0, отримаємо . Тоді коефіцієнт підсилення такого підсилювача буде визначатись (3.25)

R₂

R₃ І_зв.з

І_вх U_вх.ОП

U_вих

U_вх R₁

Рис. 3.19. Масштабний неінвертуючий підсилювач

Масштабні суматори

На основі ОП широко використовуються схеми інвертуючих та неінвертуючих суматорів. На рис. 3.20 показано схему інвертуючого суматора.

І_вх.1 R₁ R₃

І_вх.2 R₂ І_зв.з

Рис. 3.20. Схема інвертую чого суматора

U_вх1 U_вх.ОП

U_вх2 U_вих

В раховуючи особливості роботи інвертую чого підсилювача, запишемо за першим законом Кірхгофа . Виразивши струми через напруги, отримаємо

(3.26)

Переважно, в схемах суматора опори вхідних резисторів приймають однаковими за величиною (R₁ = R₂ = R), тоді вихідна напруга

(3.27).

Отже, вихідна напруга ОП буде визначатися сумою вхідних напруг із відповідним масштабним множником.

Інтегратори

Інтегратори — пристрої електроніки, що реалізують функ­цію інтегрування й виконуються на базі інвертуючого опера­ційного підсилювача шляхом введенням в ланку від'ємного зво­ротного зв'язку конденсатора С (рис. 3.21).

С

І_вх R І_зв.з

U_вх.ОП

U_вх U_вих Рис. 3.21. Схема інтегратора

В раховуючи, що R_вх.ОП = , то І_вх = -І_С. Записавши рівняння за другим законом Кірхгофа для вхідного та вихідного контурів

(3.28)

і враховуючи, що для ОП U_вх.ОП = 0, отримаємо

(3.29)

О тже, із врахуванням рівняння для ємності, отримаємо, що вихідна напруга такої схеми є пропорційною до інтеграла від вхідної напруги

(3.30)

Тривалість інтегрування визначається часом перехідного процесу, що виникає в ланці R-С при поданні U_вх, а швидкість інтегрування (нахил прямої) визначається сталою часу  = RС.

U_вх U_вх

t t

U_вих U_вих t₁ t₂ t₃

t t

Рис. 3.22. Часові діаграми інтегратора