16 Инвертирующий уселитель на оу

Схема инвертирующего усилителя, охваченного параллельной ООС по напряжению показана на рисунках:

ООС реализуется за счет соединения выхода усилителя со входом резистором R2.

На инвертирующем входе ОУ происходит суммирование токов. Поскольку входной ток ОУ i_- = 0, то i₁ = i₂. Так как i₁ = U_вх/R1, а i₂ = -U_вых/R2, то . K_u = = -R2/R1. Знак "-" говорит о том, что происходит инверсия знака входного напряжения.

На рисунке (б) в цепь неинвертирующего входа включен резистор R3 для уменьшения влияния входных токов ОУ, сопротивление которого определяется из выражения:

Входное сопротивление усилителя на низких частотах приблизительно равно R_вх.ос = ≈ R1

Выходное сопротивление R_вых.ос = существенно меньше R_вых собственно ОУ.

17 Неинвертирующий усилитель на оу. Повторитель напряжения.

Схема неинвертирующего усилителя, охваченного последовательной ООС по напряжению, показана на рисунке:

ООС реализуется при помощи резисторов R1, R2.

Используя принятые ранее допущения для идеальной модели получим 

Входное сопротивление: R_вх.ос → ∞

Выходное сопротивление: R_вых.ос = → 0

Недостатком усиления является наличие на входах синфазного сигнала, равного U_вх.

Повторитель напряжения на ОУ

Схема повторителя, полученная из схемы неивертирующего усилителя, при R1 → ∞, R2 → 0, показана на рисунке:

Коэффициент β = 1, K_u.ос = K/1+K ≈ 1, т.е. напряжение на входе и выходе ОУ равны: U_вх = U_вых.

18 Сумматоры напряжений на основе ОУ

Инвертирующий сумматор

Инвертирующий сумматор формирует алгебраическую сумму двух напряжений и меняет знак на обратный.

Схема алгебраического сумматора на два входа:

Рис. 2.1

Если R_вх ОУ достаточно велико и ток смещения пренебрежительно мал по сравнению с током обратной связи (ОС), то по закону Кирхгофа :

I₁+ I₂= I_ос

Если коэффициент усиления без ОС также достаточно велик, так что U_д= 0, то

 ; ; ; R₁= R₂= R_ос= R,

тогда

 , U₁+ U₂= - U_вых или U_вых= -( U₁+ U₂).

Для n- входов

U_вых = - ( U₁+ U₂+ ... + U_n) ,

где n- число входов.

Суммирующие схемы могут работать как при постоянных, так и при переменных напряжениях.

Неинвертирующий сумматор.

Схема на два входа:

Рис. 2.4

В данной схеме U_вых= U₁+ U₂, если

 ; ; и R_ос' = R₁' = R₂',

Можно также осуществить суммирование с весами, при этом обязательно соблюдение условия

 ,где n - число входов.

19 Дифференциальный усилитель на ОУ.

6.5. Усилитель разности напряжения

Это усилитель, в котором выходное напряжение пропорционально разности входных сигналов U_вх2 и U_вх1 (рис.6). ). Его условное обозначение и принципиальная схема на ОУ приведены на рис. .:

Установим связь между выходным и входными сигналами этой схемы. Для узла «а» по первому закону Кирхгоффа можно записать, что

I_вх = I_ос + I_оу

Если считать, что ОУ идеальный т.е. I_оу=0 и U⁺_вх=U^–_вх = U_вх+ = U_вх2 R₂/(R₁+R₂) , то записав токи по закону Ома (I_вх= (U_вх1- U^–_вх)/R₁ а I_ос= (U^–_вх - U_вых)/R₂) получим выражение связывающее выходное и входное напряжения примет вид

U_вых=R₂/R₁(U_вх2-U_вх1).

Идеальный разностный усилитель при подаче на оба входа одинаковых напряжений, т.е. U_вх1 = U_вх2 , имеет на выходе напряжение равное нулю. Такие входные напряжения называются синфазными U_cc. В общем случае синфазный сигнал представляет собой среднее значение двух входных напряжений, т.е. U_cc= (U_вх1 + U_вх2)/2. Если U_вх1=-U_вх2, то U_cc= 0.

Разность двух входных напряжений называется дифференциальным сигналом U_дс=U_вх2-U_вх1. Поскольку усилитель разности усиливает только разностный (дифференциальный) сигнал, то такой усилитель часто называют дифференциальным усилителем.