Параметры операционных усилителей

Параметры ОУ	Идеальный ОУ	Реальные ОУ
Дифференциальный коэффициент усиления по напряжению
Входные токи , А	0
Входное дифференциальное сопротивление , Ом
Выходное сопротивление , Ом	0
Частота единичного усиления , Гц

Инвертирующий усилитель на ОУ

Инвертирующий усилитель изменяет знак выходного сигнала относительно входного. Он создается введением по инвертирующему входу ОУ с помощью резистора параллельной отрицательной обратной связи по напряжению (рис. 4.5). Неинвертирующий вход связывается с общей точкой входа и выхода схемы (заземляется). Входной сигнал подается через резистор на инвертирующий вход ОУ.

Рис. 4.5. Схема инвертирующего усилителя на ОУ

Для узла 1 можно записать токовое уравнение Кирхгофа

, (4.5)

так как в предположении идеальности ОУ можно считать, что .

Определяя токи на основе закона Ома для участка цепи, имеем

(4.6)

Поскольку дифференциальный коэффициент разомкнутого идеального ОУ считается бесконечно большим, то дифференциальное напряжение . Отсюда

, (4.7)

или

. (4.8)

Соответственно коэффициент усиления инвертирующего усилителя по напряжению будет равен

. (4.9)

Неинвертирующий усилитель на ОУ

Неинвертирующий усилитель не изменяет знак выходного сигнала относительно входного. Он создается введением по инвертирующему входу ОУ с помощью резистора последовательной отрицательной обратной связи по напряжению (рис. 4.6). Входной сигнал подается непосредственно на неинвертирующий вход ОУ.

Рис. 4.6. Схема неинвертирующего усилителя на ОУ

Входное напряжение связано с разностью напряжений на входах ОУ и напряжением на инвертирующем входе :

. (4.10)

Считая входные токи ОУ ничтожно малыми, напряжение на инвертирующем входе

. (4.11)

Подставляя (4.11) в (4.10), имеем

. (4.12)

Отсюда находим коэффициент усиления неинвертирующего усилителя по напряжению

. (4.13)

Инвертирующий сумматор на ОУ

Аналоговым сумматором (рис. 4.7) называется функциональный преобразователь аналоговых сигналов, осуществляющий их суммирование с определенными весовыми коэффициентами. В общем случае выходное напряжение сумматора описывается выражением

(4.14)

где называются весовыми или масштабными коэффициентами.

Рис. 4.7. Функциональное обозначение аналогового сумматора

Входными могут быть как постоянные, так и переменные сигналы. Весовые коэффициенты у инвертирующих сумматоров отрицательны, а у неинвертирующих – положительны.

Схема инвертирующего сумматора на ОУ приведена на рис. 4.8. Она отличается от схемы инвертирующего усилителя (см. рис. 4.5) только наличием входных резисторов Число «параллельных» ветвей резисторов на входе инвертирующего усилителя равно числу входных сигналов.

Рис. 4.8. Схема инвертирующего сумматора на ОУ

Для узла суммирования можно записать токовое уравнение Кирхгофа

. (4.15)

Считая ОУ идеальным, входной ток , поэтому

. (4.16)

Выражая входные токи через разности напряжений и величины входных сопротивлений, имеем

. (4.17)

Так как дифференциальный коэффициент разомкнутого усилителя у идеального ОУ бесконечно большой, то дифференциальное напряжение . Отсюда

. (4.18)

Из выражения (4.18) получаем выражение для выходного напряжения сумматора

. (4.19)

Коэффициенты есть не что иное, как весовые или масштабные коэффициенты сумматора.