4.5.3. Неинвертирующее включение оу

Схема неинвертирующего включения ОУ приведено на рис. 4.24,а. Усиливаемый сигнал U₁ подается на неинвертирующий вход 3. Выходной сигнал U_вых находится в фазе с U₁. Отрицательная обратная связь между выходом и инвертирующим входом 2 образована резисторами R_ОС, R1. Условные обозначения внутри треугольника те же, что и на рис. 4.23.

Параметры неинвертирующего усилителя определяются цепью ОС и свойствами ОУ, который считается идеальным. С учетом идеальности ОУ для схемы на рис. 4.24,а очевидны равенства:

которые позволяют легко найти параметры неинвертирующего включения:

1. Неинвертирующий коэффициент усиления

(4.43)

где– коэффициент обратной (отрицательной) связи неинвертирующего включения ОУ на рис. 4.24,а. При изменении сопротивлений R₁, R_ОС коэффициент K_нин изменяется в пределах 1 < K_нин < K_д. Для коэффициента K_нин справедливы замечания, сделанные по отношению K_ин (4.36).

а б

Рис. 4.24

2. Входное сопротивление R_вх.нин находится с учетом свойств отрицательной обратной связи последовательного типа по входу:

R_вх.нин тем больше, чем больше . Это является важным свойством неинвертирующего включения.

3. Выходное сопротивление R_{вых.нин} такое же, как при инвертирующем включении, и определяется равенством (4.38) с учетом величины :

.

4. Ошибка на выходе U_ош.нин определяется также величинами U_см0 и I_вх (как для инвертирующего), но добавляется ошибка от синфазного сигнала U_син, т.к. на входах этой схемы всегда присутствует синфазный сигнал [7, 8].

(4.45)

при выполнении условия балансировки R₂ = R₁||R_ОС. Величина синфазного сигнала всегда равна U₁, так как U_вх = 0, потенциалы входов 2 и 3 одинаковы и равны U₁.

Неинвертирующее включение ОУ используется в масштабных усилителях с высоким входным сопротивлением. Часто применяется неинвертирующий повторитель (K_нин = 1), называемый также буферным. В схеме повторителя, приведенной на рис. 4.23,б, исключен резистор R1 (R₁ = ), а величина R_ОС выбирается равной сопротивлению источника сигнала (для балансировки). Выбор R_ОС = 0 (тоже дает K_нин = 1) не обеспечивает условий балансировки.

Буферный повторитель, подобно эмиттерному повторителю, имеет высокое входное сопротивление

R_вх.буф = R_вх.д  K_д

и очень малое выходное сопротивление

Буферный повторитель применяется для согласования низкоомной нагрузки с низкоомным выходным сопротивлением и по эффективности намного превосходит эмиттерный повторитель. В принципе можно на базе схемы 4.24,а построить неинвертирующий сумматор [3]. Однако в таком сумматоре имеется взаимное влияние входных сигналов. При изменении количества входных сигналов изменяются параметры неинвертирующего сумматора. Эффективнее произвести суммирование инвертирующим сумматором, затем полученный результат еще раз инвертировать инвертирующим повторителем.

4.6. Частотные свойства оу. Понятие об устойчивости оу

Из предыдущего анализа следует, что ОУ в схемах используется с довольно глубокой отрицательной обратной связью (ОС). Коэффициенты усиления с ОС определяются формулами (4.36), (4.43). Однако эти соотношения выполняются в области низких частот (до 200 кГц в ОУ типа К140УД1В). В области более высоких частот коэффициент усиления ОУ K(f) (зависит от частоты) падает и глубина F обратной связи уменьшается. Наряду с уменьшением коэффициента усиления на высоких частотах увеличивается разность фаз  выходного сигнала относительно входного. На низких частотах разность фаз  между выходным сигналом и сигналом инвертирующего входа (на который подается U₁) равна 180^о, а на высоких частотах разность фаз увеличивается и становится больше 180^о. При приближении разности фаз  к 360° отрицательная ОС переходит в положительную и ОУ может самовозбудиться (потерять устойчивость). Для предотвращения самовозбуждения (для повышения устойчивости) ОУ корректируют частотную характеристику. Для каждого ОУ коррекция производится с учетом его конкретных свойств. Ниже дается краткое определение критериев устойчивости и рассматривается порядок проведения коррекции с использованием диаграмм Боде.