32 Неинвертирующий усилитель на основе операционного усилителя. Повторитель напряжения.

Простейший неинвертирующий усилитель на ОУ

Из рассмотрения принципа работы идеального ОУ следует очень простая методика проектирования схем:

Пусть необходимо построить цепь на ОУ с требуемыми свойствами. Требуемые свойства заключаются прежде всего в заданном состоянии выхода (выходное напряжение, выходной ток и т. д.), которое, возможно, зависит от какого-либо входного воздействия. Для создания схемы нужно подключить к ОУ такую обратную связь, чтобы при требуемом выходном состоянии достигалось равенство напряжений на входах ОУ (инвертирующем и неинвертирующем), а обратная связь была бы отрицательной.

Таким образом, требуемое состояние системы будет устойчивым состоянием равновесия, и система будет в нем находиться неограниченно долго[5]. Пользуясь этим упрощённым подходом, несложно получить простейшую схему усилителя.

Обозначение операционного усилителя на схемах, неинвертирующая схема включения

От усилителя требуется наличие на выходе напряжения, превышающего входное в K раз. В соответствии с приведённой выше методикой подадим на неинвертирующий вход ОУ сам входной сигнал, а на инвертирующий — выходной сигнал, поделённый в K раз резистивным делителем напряжения.

Пусть, K — коэффициент деления напряжения резистивным делителем R1R2:

K = R1 / (R1 + R2)

тогда для неидеального ОУ (с конечным коэффициентом усиления Gopenloop) имеем:

V+ = Vin

V− = K Vout

Vout = Gopenloop(Vin − K Vout)

Решая данную систему относительно Vout / Vin, получаем:

Vout/Vin = Gopenloop/(1 + Gopenloop K)

то есть получен усилитель, коэффициент усиления которого зависит от усиления ОУ и номиналов резисторов. Если же ОУ имеет очень большой коэффициент усиления Gopenloop (много больший, чем 1/K), то коэффициент Gopenloop в выражении сокращается и получаем более простое выражение:

Vout/Vin = 1/K = 1 + (R2/R1)

Таким образом, коэффициент передачи усилителя, построенного на ОУ с достаточно большим усилением, практически зависит только от параметров обратной связи. Это полезное свойство позволяет проектировать системы с очень стабильным коэффициентом передачи, необходимые, например, при измерениях и обработке сигналов.

Рисунок 1.2 - Повторитель напряжения

На рис. 1.2 приведена схема неинвертирующего усилителя со 100% отрицательной обратной связью. При подаче напряжения на вход, за счет обратной связи выходное напряжение будет изменяться до тех пор, пока потенциалы инвертирующего и неинвертирующего входов не сравняются (считаем ), т.е выходное напряжение окажется приблизительно равным входному. Таким образом коэффициент усиления схемы рис. 6.7

В силу этого схема рис. 1.2 называется повторителем, так как сигнал на выходе имеет ту же амплитуду и фазу , что и входной. Повторитель часто используется в качестве буферного каскада.

При необходимости усиливать переменный сигнал можно использовать схему рис. 1.3. Для входного тока (очень небольшого) в схеме предусмотрено заземление неинвертирующего входа через резистор R. RC-цепь образует фильтр высоких частот, поэтому постоянная времени должна выбираться исходя из требуемой нижней граничной частоты пропускания усилителя.

Рисунок 1.3 – Усилитель переменного напряжения

33 Вычитающий усилитель на основе операционного усилителя (усилитель с дифференциальным входом)

34 Трансформаторный усилитель мощности: схема, назначение элементов, принцип работы, выбор рабочей точки транзистора.

35 Двухтактный трансформаторный усилитель мощности: схема, принцип работы, выбор режима работы транзистора.

36 Бестрансформаторный двухтактный усилитель мощности: схема, принцип работы, режим работы транзистора.

37 Усилитель постоянного тока и избирательные усилители: назначение, основные схемы.

38 Источники питания электрических устройств: назначение, классификация.

39 Однофазный однополупериодный выпрямитель переменного тока: схема, принцип работы, назначение, требование к выпрямительным диодам.

40 Однофазный двухполупериодный выпрямитель со средней точкой: схема, принцип работы, выбор выпрямительных диодов.

41 Однофазный мостовой выпрямитель: схема, принцип работы, выбор п.п. диодов.

42 Однофазный выпрямитель с удвоением напряжением. Принцип работы, достоинства, недостатки.

43 Трехфазный выпрямитель с нулевым выводом: схема, принцип работы.

44 Трехфазный мостовой выпрямитель: схема, принцип работы, назначение, основные характеристики.

45 Сглаживающие фильтры: классификация, коэффициетны сглаживания

46 Регулируемые выпрямители. Классификация. Выпрямитель с фазоимпульсным регулированием.

47 Стабилизаторы напряжения. Классификация, основные параметры, принцип работы.

48 Параметрический стабилизатор напряжения на основе полупроводникого стабилитрона: схема, принцип работы, назначение и выбор элементов, основные характеристики.

49 Компенсационные стабилизаторы напряжения: классификация, принцип работы.

50 Импульсные стабилизаторы напряжения. Ключевой режим работы силового элемента. Основные достоинства и недостатки стабилизаторов.