Неинвертирующий усилитель

Рис. 44. Неинвертирующий усилитель

Характерные признаки: так как входной сигнал подается на неинвертирующий вход, то фаза выходного сигнала совпадает с фазой входного.

Также как и в предыдущей схеме, единственным путем для тока от источника входного сигнала является входное сопротивление ОУ, охваченного отрицательной обратной связью. Поэтому эта схема тоже имеет очень большое входное сопротивление, но .

Найдем зависимость U_вых от U_вх.

Если считать ОУ идеальным, то R_вх.оу = , I_вх = 0.

Поэтому первый закон Кирхгофа для т.А

Если U_вх положительно, то U_вых > 0, если U_вх отрицательно, то U_вых < 0 и токи ипотекут в обратную сторону.

	(65)
	(66)

тогда в формуле для токов можно заменить U_А на U_вх.

(67)

Для этой схемы коэффициент усиления по напряжению всегда больше единицы, фаза выходного сигнала совпадает с фазой входного. Потенциал инвертирующего входа равен входному сигналу.

Инвертирующий усилитель

Схема инвертирующего усилителя приведена на рис. 64.

Рис. 45. Инвертирующий усилитель

Характерный признак: фаза выходного сигнала противоположна фазе входного, так как входной сигнал подается на инвертирующий вход.

Направления токов показаны для U_вх > 0.

U_А отличается от потенциала неинвертирующего входа (равного нулю) на величину U_д, то есть:

.

(68)

Поэтому говорят, что в данной схеме т. А потенциально нулевая. Это значит, что все входное напряжение до нуля падает на резисторе R₁. Если это так, то сопротивление R₁ и определяет входное сопротивление схемы по отношению к источнику сигнала.

Поэтому надо выбирать R₁ больше внутреннего сопротивления источника входного сигнала.

Найдем U_вых, пользуясь свойствами идеального ОУ: R_вх.оу = ¥, то I_вх = 0.

(69)

При :

	(70)
,	(71)

где знак минус подчеркивает инвертирующие свойства данной схемы.

Коэффициент усиления схемы определяется по формуле:

. (72) Дифференциальный усилитель

Схема дифференциального усилителя приведена на рис.65.

Рис. 46. Дифференциальный усилитель

Если считать ОУ идеальным, то R_вх.оу = ¥, то I_вх = 0.

U_д= U_А – U_Б.

Для т. А: .

(73)

Решаем последнее уравнение относительно выходного напряжения:

(74)

Так как:

(75)

Определим U_Б, считая R_вх.оу = . Потенциал т. Б можно найти из делителя напряжения:

(76)

Так как U_Б  U_А, то:

(77)

При проектировании таких схем для компенсации ошибок, связанных с наличием входных токов ОУ значение номиналов резисторов, подключенных ко входу усилителя обычно выбирают и, тогда:

,

(78)

где .

Таким образом, получается выходное напряжение этой схемы пропорционально разности входных сигналов, при этом фаза выходного сигнала будет определяться фазой наибольшего из входных сигналов, отсюда и название схемы.

Схема удобна тем, что позволяет использовать оба входа, по которым можно производить дополнительные операции.

Контрольные вопросы

1. Повторитель напряжения.

2. Неинвертирующий усилитель.

3. Инвертирующий усилитель.

4. Дифференциальный усилитель.