3.5. Неинвертирующий усилитель

Схема неинвертирующего усилителя приведена на рис.3.6.

Рис. 3.6. Схема неинвертирующего усилителя на ОУ

Для анализа схемы можно применить ту же методику, как и в инвертирующей схеме. Это объясняется тем, что при бесконечно большом коэффициенте усиления ОУ и конечном значении напряжения на его выходе входное дифференциальное напряжение ОУ практически равно нулю. Вследствие этого можно считать, что потенциалы обоих входов ОУ одинаковы и равны U₁.

В данной схеме резисторы R₁ и R₂ образуют делитель напряжения только для сигнала обратной связи. Поэтому коэффициент α = 1, а коэффициент передачи цепи обратной связи β такой же, как и для схемы инвертирующего усилителя – выражение (3.12).

С учетом этого коэффициент передачи неинвертирующего усилителя имеет вид

Для данной схемы коэффициент усиления также определяется отношением резисторов цепи обратной связи, но он на единицу больше, чем для инвертирующей схемы:

Входное сопротивление неинвертирующего усилителя описывается выражением

Здесь r_ВХ.Д и r_ВХ.СФ – собственные входные сопротивления ОУ для дифференциального и синфазного сигнала, соответственно.

Входное сопротивление неинвертирующего усилителя существенно больше, чем инвертирующего. Это объясняется различием применяемых видов ООС по способу подачи сигнала ОС на вход ОУ: параллельной в случае инвертирующей схемы и последовательной в случае неинвертирующей. При последовательной обратной связи входное напряжение непосредственно уравновешивается напряжением обратной связи. Вследствие этого ток оказывается весьма малым, а входное сопротивление большим.

Выходное сопротивление неинвертирующего усилителя такое же, как у инвертирующей схемы, и определяется выражением (3.15). Если в схеме неинвертирующего усилителя (см. рис. 3.6) положить R₂=0 и исключить R₁, получим схему практически идеального буферного усилителя (БУ), рис. 3.7. Такой усилитель характеризуется единичным коэффициентом передачи, очень большим входным сопротивлением и практически нулевым выходным сопротивлением. Эти параметры реализуются в полосе частот, определяемой частотой единичного усиления ОУ.

Рис. 3.7. Схема буферного усилителя на ОУ

3.6. Дифференциальный усилитель

Схема дифференциального усилителя - усилителя с дифференциальным входом (ДУ) представлена на рис. 3.8.

Рис. 3.8. Схема дифференциального усилителя

По определению дифференциальный усилитель должен обладать одинаковыми коэффициентами усиления по обоим своим входам:

Рассматривая выходное напряжение как сумму двух независимых составляющих, одна из которых обусловлена сигналом U₁, а другая – сигналом U₂, получаем:

Если принять

то выходное напряжение будет изменяться пропорционально разности входных сигналов:

Практически из условия (3.20) следует возможность выбора простейшего варианта: R₄=R₂ и R₃=R₁. В этом случае к обоим входам ОУ будут подключены одинаковые эквивалентные нагрузки, что обеспечит симметрию режимов ДК ОУ и равенство входных сопротивлений дифференциального усилителя