Инвертирующие и неивертирующие усилители

ЛЕКЦИЯ 31. Функциональные узлы на базе ОУ.

Усилители на ИС широко применяются в аппаратуре многоканальной связи, радиосвязи, телевидения, радиорелейной связи, в каналообразующей аппаратуре.

Учебный материал данной лекции будет использован в дисциплинах: «Теория передачи сигналов электросвязи», «Цифровые устройства и микропроцессорные системы», «Основы измерительной техники, метрологии и стандартизации», «Многоканальная электросвязь», «Каналообразующая телеграфная аппаратура», «Радиоприемные устройства», «Телеграфия и передача данных».

Интегральные ОУ широко используются в радиоэлектронной аппаратуре благодаря своей универсальности. На ОУ реализуются различные усилительные устройства, генераторы импульсных и синусоидальных колебаний, фазовые и амплитудные дискриминаторы, различные устройства аналоговой вычислительной техники. Вследствие невысокой стоимости интегральные ОУ широко применяются в качестве функциональных узлов низкочастотных усилителей.

В практических схемах операционный усилитель охватывается цепью ОС, включаемой между выходом и входом. Сопротивление цепи ОС может быть активным или комплексным.

Источником входного сигнала служит генератор Uвх, который подключается к ин­версному входу ОУ через резистор R1 играющий роль внутреннего сопротивле­ния генератора (рисунок 2.62). Напряжение ОС с выхода ОУ через резистор Rос также подается на инверсный вход. Прямой вход ОУ заземляется.

а б Рисунок 2.62, а —Инвертирующий усилитель; б— Неинвертирующий усилитель  

Проанализировать изображенную схему нетрудно, если воспользоваться вы­шеизложенными параметрами идеализированного ОУ.

Так как прямой вход заземлен, то и потенциал инвертирующего входа можно считать практически равным потенциалу «земли».

Поскольку на самом деле инвертирующий вход ОУ имеет большое Rвх, то та­кое состояние можно назвать мнимым заземлением.

Равенство нулю потенциала инвертирующего входа означает, что падение напряжения на R1 равно Uвх, а падение напряжения на резисторе Rос равно Uвых.

Через входную цепь усилителя ток не проходит (Rвх.оу стремится к беско­нечности), поэтому Iвх = Iос. Так как Iвх = Uвх/R1, а Uвых = -RосIос, то получаем: K = Uвых / Uвх = -Rос / R1.

Таким образом, коэффициент усиления инвертирующего усилителя опреде­ляется отношением -Rос / R1, а для его расчета не требуется точно знать параметры ОУ, что весьма удобно. Знак «-» означает лишь то, что фаза напряже­ния на выходе усилителя противоположна фазе входного напряжения.

Максимальный коэффициент усиления зависит от предельно допустимого значения сопротивления резистора Rос, которое определяется из условия ли­нейности режима ОУ (|Uвых| ‹ Е). С учетом формулы для коэффициента уси­ления получим следующее выражение: |Uвх|‹|E|/(Rос/R1).

Основной недостаток инвертора состоит в том, что он имеет малое входное сопротивление Rвх=R1, а в усилителях с большим коэффициентом усиления ве­личина R1 обычно небольшая. Этот недостаток устранен в схеме неинвертирующего усилителя (рисунок 2.62.б)

Дата добавления: 2014-11-16