8.2.2. Неинвертирующий усилитель

Данная схема имеет ООС по напряжению, так как часть выходного напряжения подается в противофазе обратно на вход.

Рис. 8.4. Неинвертирующий усилитель

Так как за счет ООС разность напряжений U_– и U₊ на входах ОУ сводится к 0, то . Тогда , а . Таким образом, .

По сравнению с предыдущим вариантом (рис. 8.3) схема обладает большим входным сопротивлением, поскольку вход ОУ не потребляет тока, и меньшим выходным сопротивлением, так как цепь ООС с подключена параллельно выходу ОУ.

8.2.3. Усилитель переменного тока

При подаче на ОУ сигнала через емкость необходимо предусмотреть цепь смещения. При двухполярном питании достаточно сопротивления R, соединенного с землей, величина которого должна быть R  0,1R_ВХ, где R_ВХ – входное сопротивление ОУ. Расчет ФВЧ, образованного цепью RC, производится с учетом нижней граничной частоты сигнала: . Для данной схемы f_Н = 16 Гц.

Рис. 8.5. Усилитель переменного тока на ОУ

При однополярном питании ОУ необходимо предусмотреть смещение с помощью делителя, исходя из условия симметричности входного сигнала.

Рис. 8.6. Усилитель переменного тока на ОУ с однополярным питанием

Рис. 8.7. К выбору смещения при однополярном питании ОУ

В ряде случаев в сигнале имеется постоянная составляющая, усиливать которую вместе с сигналом нежелательно. Например, такая постоянная составляющая возникает при задании смещения в неинвертирующем ОУ с однополярным питанием. Для ее устранения в цепь ООС устанавливают конденсатор.

Рис. 8.8. Устранение постоянной составляющей в усилителе переменного тока на ОУ с однополярным питанием

В результате коэффициент усиления ОУ для постоянной составляющей , так как , а для частот сигнала . Выбор С₁ производится, исходя из нижней граничной частоты сигнала f_Н. Если , то для частот сигнала . Для данной схемы при f_Н = 16 Гц Z_C = 2 к и К_U  5,5.

8.2.4. Повторитель (буфер) на оу

Неинвертирующий ОУ с единичным коэффициентом усиления ( ) называют повторителем или буфером. Повторитель предназначен для согласования каскадов. Действительно, данная схема имеет , поскольку она эквивалентна инвертирующему ОУ с , в цепи ООС которого , а .

Поскольку вход повторителя ток практически не потребляет, то его входной импеданс очень велик, а поскольку повторитель имеет 100-процентную ООС по напряжению, то его выходное сопротивление очень мало.

Рис. 8.9. Повторитель (буфер) на ОУ

8.2.5. Источники тока на оу

Включив нагрузку в цепь ООС, можно получить через нее ток, не зависящий от параметров нагрузки. Действительно, поскольку за счет ООС U_– = = U₊ = U_ВХ, то ток через нагрузку равен .

Рис. 8.10. Источник тока на ОУ с незаземленной нагрузкой

Недостаток рассмотренного выше источника тока заключается в том, что нагрузка не заземлена. «Привязать» нагрузку к земле можно путем подключения транзистора к выходу ОУ. ООС при этом снимается с эмиттера транзистора.

Рис. 8.11. Источник тока на ОУ с заземленной нагрузкой

Действительно, так как U_– = U₊ = U_ВХ = U_Э, то , причем . Однако в данном варианте схемы входное напряжение фиксируется не относительно земли, а относительно напряжения питания, что затрудняет внешнее управление источником тока. Устранить этот недостаток можно двухкаскадной схемой, в которой задано от внешнего устройства относительно земли и фиксируется первым источником тока на ОУ₁ и Т₁ относительно напряжения питания U. Для этого R₁ = R₂. Заземленная нагрузка подключена ко второму источнику тока на ОУ₂ и Т₂, вход которого, в свою очередь, подключен к выходу первого источника тока. Как и в предыдущем варианте схемы, .

Рис. 8.12. Источник тока на ОУ с заземленной нагрузкой и входным управляющим напряжением, задаваемым относительно земли