Шпоры к экзамену / 29
.doc-
Неинвертирующий усилитель напряжения с ОУ. Схема. Назначение элементов. Коэффициент усиления. Переходная характеристика. Рабочий участок. Амплитудная характеристика.
Рис.9.11. Схема неинвертирующего усилителя напряжения с ОУ.
Свойства усилителя можно описать следующим образом.Так как Uвх1-Uвх2≈0 (т.е. Uвх1≈Uвх2 ) и входной ток инвертирующего входа ОУ Iвх2=0, то резисторы R1 и R2 имеют один ток и их можно считать соединенными последовательно. Поэтому Uвх2= Uвых R1/( R1 +R2) и Uвх1= Uвых R1/( R1 +R2). Отсюда коэффициент усиления по напряжению равен
KU1= Uвых / Uвх1 = ( R1 +R2) /R1= 1 +R2 /R1
Здесь напряжение на резисторе R1 равно части выходного напряжения Uвых. Это напряжение подается на инвертирующий вход Uвх2 одновременно с напряжением Uвх1 и уменьшает выходное напряжение. Таким способом формируется отрицательная обратная связь (ООС), при которой часть выходного напряжение (напряжение обратной связи) подается на вход, уменьшая выходное напряжение. В данном случае имеет место последовательная (т.к. входное напряжение ОУ составляется из двух напряжений) отрицательная (т.к. напряжения сигнала и обратной связи вычитаются) обратная связь по напряжению (т.к. напряжение обратной связи пропорционально выходному напряжению). Заметим, что в выражение для коэффициента усиления не входит коэффициент усиления операционного усилителя, его входное и выходное сопротивления. Это допустимо в той мере, в какой входное сопротивление ОУ больше внутреннего сопротивления источника сигнала и выходное сопротивление - меньше сопротивления нагрузки. В правильно сконструированных устройствах это выполняется в достаточной для инженерной практики точности. Из опыта следует
KU1= Uвых / Uвх =318,1мкВ/ 106,1мкВ =3По расчету должно быть KU1= 1+ R2 /R1=3.
Для определения знака обратимся к осциллограммам входного (синяя линия) и выходного (красная) напряжений:
Рис.9.16. demo9_6. Осциллограммы к опыту на рис. 9.15. Выводы- коэффициент усиления по напряжению Ku рассмотренных усилителей практически не зависит от коэффициента усиления ОУ, если последний достаточно большой, но определяется сопротивлениями резисторов обратной связи R1 и R2. Получается, что такие важные параметры как точность и стабильность Ku определяются точностью и стабильностью значений этих резисторов. Этим достигается возможность использования ОУ с нестабильным значением коэффициента усиления (дешевое устройство).