72. Інвертуючий підсилювач на оп.

Незначна величина вхідної напруги у випадку ідеального операційного підсилювача приводить до появи на його виході напруги скінченої величини. Для випадку ідеального ОП це означає, що I_вх=0, U_вх = 0 між входами ОП, що відповідає принципу віртуального замикання, на відміну від реального замикання, де I_вх  .

Розглянемо ввімкнення ОП в якості інвертуючого підсилювача (рис. 108).

Р ис. 108

Згідно з принципом віртуального замикання:

Величина вихідної напруги при цьому рівна:

Використовуючи принцип віртуального замикання величину спаду напруги на резисторі R2 представимо наступним чином:

Виразивши вхідний струм через вхідну напругу отримаємо:

Поділивши ліву і праву частини на вхідну напругу, отримаємо:

Дана формула стосується ідеального операційного підсилювача, у реальному ж випадку слід враховувати скінчену величину опору між вхідними виводами підсилювача (рис. 109):

Р ис. 109

Скінчена величина вхідного опору підсилювача зумовлює зміну формули розрахунку вхідного струму. Вона набуде такого вигляду:

.

Слід розрізняти R_вх для диференційного (парафазного) та синфазного сигналів. У першому випадку орієнтовна величина R_вх2h_11e, в другому R_вх1h₂₂. Вихідний опір реального підсилювача відмінний від нуля, а отже, при під’єднанні опору навантаження буде відбуватися перерозподіл вихідної напруги між внутрішнім вихідним опором та опором навантаження схеми.

Р ис. 110

Величина вихідної напруги рівна спаду напруги на резисторі R_н і з урахуванням внутрішнього опору буде визначатись як:

.

Отже, величина коефіцієнту підсилення за напругою реальної схеми буде рівна:

.

У випадку інвертуючого підсилювача реалізовано паралельний від’ємний обернений зв’язок за напругою. При цьому величина вихідного опору схеми буде меншою від власного вихідного опору операційного підсилювача в 1+К разів.

.

Під  слід розуміти величину, що дорівнює:

де , згідно з рис.111, буде визначатись з виразу:

Р ис. 111

Якщо джерело підсилюваного сигналу є джерелом струму, тобто r_g >>R₁, і результуючий опір R₂ << R₁', то  = 1. Тому вихідний опір при наявності такого оберненого зв’язку буде:

.

Величина К_U10⁴10⁵, отже, одиницею в знаменнику можна знехтувати. Тому одержимо:

Величина вихідної напруги визначається як:

.

Низький вихідний опір R_{вих ОЗ} і пропорційність залежності величини вихідної напруги від вхідного струму дають підстави вважати цю схему перетворювачем вхідного струму в напругу.

73. Неінвертуючий підсилювач на оп.

Н еінвертуючий підсилювач (рис. 112).

Рис. 112

Використовуємо принцип віртуального замикання. З достатнім степенем точності

,

Оскільки , а .

то буде справедлива наступна рівність

.

Отже, коефіцієнт підсилення за напругою

.

Для схеми на рис.112 велична вхідного опору схеми дорівнюватиме:

,

де .

Якщо R₂ = 0, то  = 1. Тоді вхідний опір схеми буде

.

Величина К_U ~ 10⁴ ÷ 10⁵. Звідси

.