Инвертирующий усилитель с ос.

Схема инвертирующего усилителя на ОУ приведена на рис.2.7.

Неинвертирующий вход заземлен. Источник входного сигнала U1, внутреннее сопротивление которого пока будем считать пренебрежимо малым, подключен к инвертирующему входу через резистор R1. Рассматриваемая схема имеет параллельную по входу и выходу, относительно ОУ, отрицательную ОС. Коэффициент усиления cхемы с ОС K_F можно получить суммированием токов во входном узле.

Рис 2.7 Принципиальная схема инвертирующего усилителя

Так как входное сопротивление ОУ очень велико, его входной ток пренебрежимо мал, следовательно, ток через резистор R1 равен току через резистор R2 т.е.

(2.7)

Принимая во внимание, что U₍₊₎=0 (этот вход заземлен), имеем

Поставив U_(─) в уравнение (2.7), получаем

Преобразовав это уравнение, можно получить коэффициент усиления с ОС K_F:

(2.8)

При большом коэффициенте усиления ОУ (µ>10⁴) R1+R2 в знаменателе можно пренебречь и тогда коэффициент усиления при инвертирующем включении ОУ примет вид:

К_F= ─ R2/R1 (2.9)

Знак минус в уравнении (2.8) и (2.9) указывает на поворот фазы сигнала на выходе усилителя, т.е., что выходной сигнал отличается по фазе от входного на 180˚.

ПРИМЕР 2.3

Определить номинальные значения резисторов R1и R2 в схеме рис.2.7

Дано: Коэффициент усиления с ОС К_F=50.

Решение: В соотношении (2.9) два неизвестных, поэтому одно из них следует выбрать. Сопротивление резистора R2 в обеих схемах должно удовлетворять условию 1МОм>R2>2кОм, а сопротивление R1 в инвертирующей схеме рекомендуется выбирать из условия

100 кОм >R1> 1кОм.

Выбрав R1=3 кОм находим R2=R1*К_F,

по условиям задачи получаем R2=3кОм*50=150 кОм.

Уравнение коэффициента усиления инвертирующего усилителя также можно выразить в стандартной форме схемы с ОС. Для этого разделим числитель и знаменатель уравнения (2.8) на (R1+R2). Оно приобретает вид

(2.10)

Здесь к₁=R2/(R1+R2) ─ коэффициент передачи входной цепи от U1 до U_(─)

ПРИМЕР 2.4

Определить коэффициент петлевого усиления µВ по данным примера 2.3.

Дано: Коэффициент усиления ОУ при разомкнутой цепи ОС µ=100 В/мВ.

Решение: Определяем сперва коэффициент передачи цепи ОС

В=R1/(R1+R2)=3кОм/(3кОм+150кОм)=0,0196. Коэффициент петлевого усиления µВ=100000*0,0196= 1960.