75. Неинвертирующий усилитель

Рассмотрим схему на рис. 4.5. Анализ ее крайне прост: UA = Uвх. Напряжение UA снимается с делителя напряжения: UA = UвыхR1/(R1 + R2). Если UA = Uвх, то коэффициент усиления = Uвых/Uвх = 1 + R2/R1. Это неинвертирующий усилитель. В приближении, которым мы воспользуемся, входной импеданс этого усилителя бесконечен (для ОУ типа 411 он составляет 10^12 Ом и больше, для ОУ на биполярных транзисторах обычно превышает 10^8 Ом). Выходной импеданс, как и в предыдущем случае, равен долям ома. Если, как в случае с инвертирующим усилителем, мы внимательно рассмотрим поведение схемы при изменении напряжения на входах, то увидим, что она работает, как обещано.

Рис. 4.5.

Эта схема также представляет собой усилитель постоянного тока. Если источник сигнала и усилитель связаны между собой по переменному току, то для входного тока (очень небольшого по величине) нужно предусмотреть заземление, как показано на рис. 4.6. Для представленных на схеме величин компонентов коэффициент усиления по напряжению равен 10, а точке - 3 дБ соответствует частота 16 Гц.

Рис. 4.6.

76. Применение оу для выполнения нелинейных операций

Логарифмический усилитель

Отношение между входным и выходным напряжениями представлено следующей формулой:

где - ток насыщения.

Предположив, что операционный усилитель идеальный и инвертирующий вход виртуально заземлен, то ток, протекающий через резистор от источника (и далее через диод на выход, таким образом, через входы операционного усилителя ток не протекает) описывается следующей формулой:

где - ток, протекающий через диод. Как известно, отношение между током и напряжением для диода:

Когда напряжение больше нуля, эта формула может быть преобразована в:

Рассмотрение этих двух формул вместе и предположение, что выходное напряжение является обратным по отношению к напряжению на диоде, является доказательством формулы.

Расчеты не учитывают температурную стабильность и другие эффекты, присущие реальным устройствам.

Антилогарифмический усилитель

Антилогарифмический (экспоненциальный) усилитель имеет обратную логарифмическую передаточную характеристику. Для получения таких схем достаточно в приведенной схеме логарифмического усилителя поменять местами диод и резистор:

Зависимость выходного напряжения от входного:

77. Применение оу для выполнения математических операций

Дифференциальный усилитель (вычитатель)

Данная схема предназначена для получения разности двух напряжений, при этом каждое из них предварительно умножается на некоторую константу (константы определяются резисторами).