3. Неінвертуючий підсилювач

Цей підсилювач використовує паралельний зворотний зв’язок за напругою з виходу на інвертуючий вхід (рис.6.3.)

U_вх/R₁=I₃₃

Рис. 6.3. Принципова електрична схема неінвертуючого підсилювача на базі ОП

Оскільки U₀ = 0, то U_{R 1}= U_вх, а U_вх/R₁=I₃₃

З іншого боку:

Iзз = U_вих / (R2+R1)

Отже, Uв_х /R₁ = U_вих / (R₁+R₂),

звідси:

U_вих = U_вх (1+R₂/R₁). (6.3)

В цьому випадку коефіцієнт підсилення неінвертуючого підсилювача буде дорівнювати:

K_U = U_вих / U_вх = 1 + R₂ /R_1. (6.4)

Якщо R₂ =0, а R₁ , тоді неінвертуючий підсилювач перетвориться в неінвертуючий повторювач, схема якого зображена на рис. 6.4.

Неінвертуючі та інвертуючи підсилювачі широко використовуються як високо стабільні підсилювачі різного призначення.

Рис. 6.4. Повторювач напруги

В аналогових обчислювальних машинах були розповсюд-жені схеми такі як: інвертуючий та неінвертуючий суматори; інтегруючий та диференціюючий підсилювачі, компаратори, тощо.

6.4. Інтегруючий підсилювач

Схема інтегруючого підсилювача (інтегратора) зображена на рис. 6.5. Вона створюється заміною, в схемі інтегруючого підсилювача (рис.6.2.), Резистора зворотного зв’язку R₂ на конденсатор С₁.

Оскільки I_R1=I_C1 або , то в цьому випадку:

, (6.5)

де R_{1 ∙}C₁ =  – постійна часу.

Рис.6.5. Інтегратор

При подачі на вхід ОП постійної напруги, струм I_C1 має сталу величину U_вх/R₁, конденсатор в цьому випадку заряджа-ється рівномірно, а вихідна напруга зростає за лінійним законом. Тому інтегратор часто застосовують в якості генератора лінійних напруг (ГЛН).

На рис.6.6. зображені часові діаграми роботи інтегратора при подачі на його вхід постійної напруги.

Рис.6.6. Часові діаграми роботи інтегратора

При ₂ інтегратор входить у режим насичення (₂ >R₁ ∙C₁).

6.5. Диференціюючий підсилювач

Схема диференціюю чого підсилювача (диференціатора) зображена на рис.6.7. Від схеми інтегратора вона відрізняється заміною місцями R₁ і C₁.

Рис. 6.7. Диференціатор

В цьому випадку I_C = I_R1:

,

,

, (6.6)

R_1∙C₁=,

Постійну часу необхідно підтримувати в такий спосіб, щоб у процесі диференціювання дотримувалась нерівність U_вих. < U_{вих.тах.}

6.6. Компаратор

Компаратори – це електронні пристрої, призначені для порівняння сигналів (напруг).

Одна із схем компаратора зображена на рис. 6.8, а). Він призначений для порівняння вхідного сигналу U_вх з опорним сигналом – напругою U_оп. Сигнал на виході компаратора змінить свій стан, коли ці дві напруги зрівняються В залежності від схеми живлення на виході компаратора формуються відповідні сигнали. Якщо компаратор підключений до одно полярного джерела живлення, то на його виході формуються сигнали високого або низького рівнів (1 або 0).

В разі підключення компаратора до двополюсного джерела живлення, на його виході будуть формуватися також сигнали низького та високого рівнів.

Рис.6.8. Компаратор:

а– умовне позначення; б– часові діаграми роботи компаратора

Напруга на виході компаратора визначається за виразом:

U_вих = (Ū_ін – U_н). (6.7)

Якщо U_вих буде мати додатне значення, то це буде відпо-відати високому рівню сигналу, а якщо від’ємне значення – то низькому рівню вихідного сигналу.

Компаратор – це чи не єдине використання ОП без зворотних зв’язків, коли цілком використовується його значний коефіцієнт підсилення. Найменша різниця потенціалів між входами компаратора , призводить до його насичення.

Живлення компараторів практично здійснюється від однополярного джерела, бо він фактично порівнює синфазні сигнали.