2.5.6 Інвертуючий підсилювач

Інвертуючий підсилювач (необхідно розрізняти поняття «операційний підсилювач» і «підсилювач, виконаний на операційному підсилювачі») змінює знак вихідного сигналу відносно вхідного і створюється введенням паралельного від’ємного зворотного зв’язку (ВЗЗ) за допомогою резистора R_ЗЗ на інвертуючий вхід ОП – на цей вхід подається частина вихідного сигналу з подільника R_ЗЗ, R1.

Інвертуючий підсилювач на базі операційного підсилювача зображений на рисунку 2.37.

Рисунок 2.37 – Інвертуючий підсилювач на ОП

R1, R_ЗЗ – подільник від’ємного зворотного зв’язку. У ідеального підсилювача U₀ = 0, тобто потенціал інвертуючого входу також дорівнює нулю. В результаті джерелом вхідного сигналу сприймається R1.

І₁ = І_ЗЗ, , .

Якщо R_ЗЗ > R1, то – маємо інвертуючий масштабний підсилювач з коефіцієнтом . При R_ЗЗ = R1 k_U = –1 – інвертуючий повторювач.

2.5.7 Неінвертуючий підсилювач

Неінвертуючий підсилювач, схема якого зображена на рисунку 2.38, можна отримати, якщо ввести послідовний ВЗЗ за напругою на інвертуючий вхід, а вхідний сигнал подати на неінвертуючий вхід ОП.

Рисунок 2.38 – Неінвертуючий підсилювач на ОП

Тут І_вх = 0, тому що R_вх = ∞;

U₀ = 0, отже U_R1 = U_вх,

, звідки ,

.

Якщо R_ЗЗ = 0, R1 = ∞, отримаємо неінвертуючий повторювач, схема якого приведена на рисунку 2.39.

Неінвертуючий та івертуючий підсилювачі широко використовуються як високостабільні підсилювачі різного призначення. Причому, неінвертуючий має великий вхідний опір (теоретично – нескінченний) і використовується для підсилення сигналів джерел з високим вихідним опором.

Рисунок 2.39 – Повторювач напруги на ОП

2.5.8 Суматори на ОП

Суматори на ОП призначені для складання напруг декількох вхідних сигналів.

Розглянемо неінвертуючий суматор (рисунок 2.40).

Рисунок 2.40 – Неінвертуючий суматор

,

звідки

, якщо .

2.5.9 Інтегратор на ОП

Інтегратор – це пристрій електроніки, який накопичує на своєму виході напругу при наявності напруги (сигналу) на вході.

Схема інтегратора на ОП зображена на рисунку 2.41. Вона створюється заміною в схемі інвертуючого підсилювача (рисунок 2.37) резистора зворотного зв’язку R_ЗЗ конденсатором С.

Рисунок 2.41 – Інтегратор на ОП

Оскільки R_вхОП = ∞, то І_R = I_C , ,

звідки .

Як правило, початкові умови при t = 0 U_C = U_вих.0 = 0,

тоді

,

RC = τ – стала часу інтегрування (накопичення сигналу).

При подачі на вхід постійної напруги, струм, що заряджає конденсатор, має постійну величину U_вх/R (не залежить від ступеня заряду конденсатора) і конденсатор заряджається рівномірно, а вихідна напруга зростає лінійно. Тому інтегратор часто застосовують як основу генераторів лінійних напруг.

На рисунку 2.42 зображені часові діаграми роботи інтегратора при подачі на його вхід постійної напруги.

Рисунок 2.42 – Часові діаграми роботи інтегратора

На рисунку 2.42 при значенні сталої часу τ інтегратор увесь час дії постійної вхідної напруги працює накопичувачем вихідної напруги, при τ₂ < τ операційний підсилювач встигає увійти у режим насичення.