Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Прочие arrow Электротехнические основы источников питания

Инвертирующий усилитель на ОУ

Инвертирующий усилитель собран на базе операционного усилителя с подключением отрицательной обратной связи, которая создается с помощью резистора R2, включенного между выходом и инвертирующим входом ОУ (рис. 2.53).

Инвертирующий усилитель

Рис. 2.53. Инвертирующий усилитель

Падением напряжения на резисторе R3 можно пренебречь, так как входное сопротивление операционного усилителя очень велико, следовательно, можно считать / = /+ = 0 или 1Х = /2 = /.

Для определения коэффициента усиления каскада составим уравнение по второму закону Кирхгофу: I2R2 + ^вых + ^тФ = 0- Подставим в это уравнение ?/вых = AUm^, где А — коэффициент усиления операционного усилителя -><*>), и с учетом того что 1Х = /2 = /, получим

Тогда / = - ^вых. Теперь составим уравнение по второму закону R2

Кирхгофа для внешнего контура (см. рис. 2.53):

Подставив в это уравнение ток I = - ^вых, получим

R1

Коэффициент усиления каскада при этом:

Из полученного соотношения видно, что коэффициент усиления каскада и, следовательно, стабильность его работы зависят только от параметров обратной связи, т.е. величины и стабильности резисторов R{ и R2, а именно резисторы являются наиболее стабильными элементами в электротехнике и менее всего подвержены влиянию внешних факторов.

Отрицательный коэффициент усиления устройства означает, что знак входного напряжения меняется на выходе на противоположный, т.е. рассмотренный усилитель является инвертирующим.

Резистор R3 необходим для снижения влияния входных токов 1_ и /+ на работу схемы. Величину сопротивления резистора выбирают

D RR2

в соответствии с выражением R, = —.

3 ri + r2

Неинвертирующий усилитель на ОУ

Схема неинвертирующего усилителя изображена на рис. 2.54.

Схема неинвертирующего усилителя

Рис. 2.54. Схема неинвертирующего усилителя

Для определения коэффициента усиления каскада составим уравнение по второму закону Кирхгофа по внешнему контуру:

откуда / = —^вых_

R +R2

Составим еще одно уравнение по второму закону Кирхгофа, в которое подставим полученное значение тока, и учитывая, что UBbK +

^диф АИф + ^диф ^ ^диф ^вых’ ПОЛУЧИМ I ? R2 + ^вых ^вх

+ ^диф = 0- Или

Тогда коэффициент усиления каскада

Если в схеме на рис. 2.54 сопротивление резистора R2 выбрать равным нулю (закоротить инвертирующий вход и выход ОУ), то получится усилитель с коэффициентом усиления, равным единице и = 1). Такие устройства называют повторителями, а отрицательная обратная связь, когда сигнал с выхода усилителя подается на вход с обратным знаком, называется полной обратной связью. Повторители могут использоваться в схемах, в которых необходимо исключить влияние нагрузки на входную цепь за счет очень большого входного сопротивления ОУ.

Если в цепь обратной связи включить реактивный элемент, например конденсатор, то коэффициент усиления такого устройства станет частотнозависимым и = /(со)). Такие устройства называются активными фильтрами.

Частотные характеристики усилителя на ОУ

Операционный усилитель представляет собой сложную многокаскадную полупроводниковую структуру, в которой присутствуют паразитные емкости, поэтому работа этого устройства зависит от частоты входного сигнала.

Частотными характеристиками усилителя называют зависимость коэффициента усиления (передачи) и фазы выходного напряжения от частоты. Типичные частотные характеристики усилителя с обратной связью на ОУ изображены на рис. 2.55.

На высоких частотах в усилителях с отрицательной обратной связью фазовый сдвиг выходного сигнала по отношению к входному может быть настолько большим, что отрицательная обратная связь превращается в положительную, и даже при отсутствии входного сигнала на выходе появляется сигнал большой амплитуды (автоколебания). Это явление называют самовозбуждением усилителя. Для борьбы с этим явлением применяют средства для снижения коэффициента усиления на высоких частотах. Например, включают в цепь обратной связи конденсатор.

Частотные характеристики усилителя

Рис. 2.55. Частотные характеристики усилителя

 
Посмотреть оригинал
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >
 

Популярные страницы