1.7. Идеализация параметров оу

Для упрощения анализа и расчета схем на ОУ вводят понятие идеального ОУ со следующими параметрами:

1. бесконечный коэффициент усиления дифференциального сигнала:

А = U_вых/U_д = U_вых/(U_р – U_n) = ,

откуда следует:

U_д = U_р – U_n = 0; U_р = U_n; (16)

2. нулевые входные токи смещения:

I_см,р = I_см,n = 0, (R_вх = ); (17)

3. нулевое напряжение сдвига: U_сдв = 0;

4. нулевое выходное сопротивление: R_вых = 0;

5. коэффициент усиления синфазного сигнала равен нулю: К_сс = 0;

6. мгновенный отклик на изменение входного сигнала: t_зад = 0.

1.8. Инвертирующий усилитель (иу)

Схема ИУ на ОУ приведена на рисунке 5.

Рисунок 5 – Схема инвертирующего усилителя

Для ИУ справедливы следующие соотношения:

1. U_р = U_n = 0 из условия идеализации (16);

2. I₁ = I₂ из условия идеализации (17);

3. при U_вх > 0 U_вых < 0.

Из равенства токов I₁ и I₂ следует: . Таким образом, коэффициент усиления ИУ равен:

. (18)

Входное сопротивление ИУ определяется параметрами цепи обратной связи: R_вх  R₁. Выходное сопротивление: R_вых  0.

Достоинство ИУ – нулевое входное синфазное напряжение: U_сс = 0.

1.9. Неинвертирующий усилитель (ну)

Схема НУ приведена на рисунке 6.

Рисунок 6 – Схема неинвертирующего усилителя

Для НУ справедливы следующие соотношения:

1. U_р = U_вх = U_n из условия (16);

2. I₁ = I₂ из условия (17); направления токов заданы для U_вх > 0;

3. при U_вх > 0 U_вых > 0.

Из равенства токов I₁ и I₂ следует:

, или .

Отсюда коэффициент усиления НУ равен:

. (19)

НУ имеет большое входное и малое выходное сопротивления: R_вх  , R_вых 0.

Недостаток НУ – большое входное синфазное напряжение: U_сс = U_вх.

Как следует из (18), при R₂ = 0 или R₁ =  коэффициент усиления НУ равен 1 (имеет место 100% ООС). Такой НУ называется повторителем напряжения (рисунок 7).

Рисунок 7 – Повторитель напряжения

Параметры повторителя: К_п = 1; R_вх  ; R_вых  0; U_сс = U_вх.

Повторитель напряжения широко используется для согласования источников сигнала, имеющих высокое выходное сопротивление, с приемниками сигналов с низким входным сопротивлением.

1.10. Дифференциальный усилитель (ду)

Дифференциальный усилитель выполняет функцию вычитания двух входных сигналов. Схема ДУ приведена на рисунке 8.

Рисунок 8 – Схема дифференциального усилителя

Для ДУ справедливы следующие соотношения:

1. из условия (16);

2. I₁ = I₂ из условия (17), направления токов заданы слева направо;

3. при U₁ > U₂ U_вых > 0.

Из равенства токов I₁ и I₂ следует: .

Подставляя значение U_n из первого соотношения, получаем:

. (20)

Обычно для ДУ принимается: R₃ = R₁, R₄ = R₂. (21)

Тогда: . (22)

Таким образом, при выполнении условия (21) ДУ, согласно (22), усиливает только разность входных напряжений и не реагирует на абсолютную величину входных напряжений.