6.1.1. Неинвертирующий усилитель напряжения

В данной схеме применяется последовательная ООС по напряжению (рис.6.2).

Рис. 6.2. Схема неинвертирующего усилителя напряжения на базе ОУ

Выходное напряжение делится пассивным делителем , и его часть ( ) последовательно вводится во входной контур 1.

По II закону Кирхгофа имеем:

,

. (6.2)

Знак ”минус” в последнем выражении говорит о том, что обратная связь действительно отрицательная. При возрастании под влиянием дестабилизирующих факторов также возрастает и воздействует на инвертирующий ход. Это приводит к уменьшению входного дифференциального и выходного напряжений, т.е. к стабилизации работы усилителя.

В соответствии с принципом ВКЗ и из (6.2) имеем

. (6.3)

Напряжение вызывает ток через резистор . С учетом (6.3) получаем

(6.4)

Для узла b по I закону Кирхгофа получаем уравнение

в котором входной ток инвертирующего входа равен нулю, согласно допущению 3. Следовательно,

. (6.5)

Для выходного контура 2 уравнение по II закону Кирхгофа имеет вид

или, с учетом (6.5),

.

Подставляя из (6.4) в последнее выражение, получаем уравнение неинвертирующего усилителя

(6.6)

Выражение в круглых скобках есть коэффициент усиления по напряжению

(6.7)

Из данного выражения следует:

1. коэффициент усиления не зависит от параметров ОУ, а определяется внешними («навесными») резисторами. Это результат действия глубокой ООС;

2. коэффициент усиления больше или равен единице при любых реальных значениях номиналов резисторов и ;

3. рассматриваемая схема не может выполнять функции активного делителя, т.к. , но может использоваться в качестве повторителя напряжения (см. ниже).

Входное сопротивление неинвертирующего усилителя бесконечно, т.к. по допущению 3. Выходное сопротивление равно нулю, согласно допущению 4. Выходной ток усилителя определяется внешним нагрузочным резистором

(6.8)

Ток выхода ОУ можно найти из уравнения по I закону Кирхгофа для узла a (рис. 6.2)

Подставляя в последнее выражение величины из (6.4), (6.5), (6.8), получим

. (6.9)

6.1.2. Повторитель напряжения (буферный каскад)

Пусть в схеме рис. 6.2 равно нулю (закоротка). В данном случае независимо от , согласно (6.7), ; , т.е. имеет место 100% ООС и схема превращается в повторитель напряжения. Резистор в данном случае можно вообще отключить (т.е. ).

Т аким образом, схема повторителя имеет вид рис. 6.3.

Рис. 6.3. Схема повторителя напряжения (буферный каскад) на базе ОУ

В данной схеме обратная связь не нагружает ОУ ( ) и весь ток ОУ поступает в нагрузку. Схема используется для согласования высокоомного источника сигнала и низкоомной нагрузки (как и эмиттерный повторитель).