3.3. Отрицательная обратная связь

Рассмотрим простейшую структуру с однопетлевой обратной связью рис. 3.4. Коэффициент передачи такой схемы описывается выражением (3.9).

(3.9)

В предположении линейности схемы коэффициенты α и β определяются следующим образом

Рис. 3.4. Схема усилителя с

однопетлевой обратной связью

Из выражения (3.9) следует, что при α =1 и μ→∞ коэффициент передачи схемы с обратной связью определяется только цепью обратной связи и не зависит от свойств усилителя.

3.4. Инвертирующий усилитель

Схема инвертирующего усилителя на основе ОУ представлена на рис. 3.5.

Рис. 3.5. Схема инвертирующего усилителя

Коэффициент передачи данной схемы определяется выражением (3.9). Коэффициенты α, выражение (3.10), и β, выражение (3.11), имеют для данной схемы вид

Подставляя эти выражения в (3.9), после элементарных преобразований получаем выражение для коэффициента передачи инвертирующего усилителя:

Входное сопротивление инвертирующего усилителя определяется следующим выражением

Здесь r_ВХ – собственное входное сопротивление ОУ. Поскольку r_ВХ>>R₂ и μ>>1, входное сопротивление инвертирующего усилителя определяется в основном величиной резистора R₁.

Выходное сопротивление инвертирующего усилителя определяется выражением:

В этом выражении r_ВЫХ есть собственное выходное сопротивление ОУ. При большом значении μ и глубокой ООС с учетом малости величины r_ВЫХ выходное сопротивление инвертирующего усилителя становится пренебрежимо малым.

Резистор R₃ вводится в схему усилителя для уменьшения погрешности от входных токов ОУ. Входной ДК ОУ представляет собой симметричную схему из двух каскадов с ОЭ. Для исключения рассогласования режимов двух половин ДК необходимо обеспечить равенство входных (базовых) токов, что требует подключения к двум входам ДК одинаковых по величине резистивных нагрузок. В силу этого величина R₃ выбирается равной

Заметим, что приведенные соотношения для основных параметров инвертирующего усилителя позволяют при необходимости легко учесть влияние частотных характеристик ОУ. Для этого достаточно подставить в них выражение для частотно-зависимого коэффициента передачи ОУ – выражение (3.5).

Параметры АЧХ инвертирующего усилителя можно определить, исходя из выражения (3.6), поскольку площадь усиления ОУ, на основе которого реализуется усилитель с конечным коэффициентом усиления, остается неизменной и для самого усилителя:

где f_ВП – частота среза АЧХ инвертирующего усилителя, определенная по уровню 0.707 ( – 3 дБ). Вид частотных характеристик усилителя аналогичен представленному на рис. 3.3.