рис. 2.27Рассмотрим схему неинвертирующего усилителя (

рис. 2.27), где имеет место последовательная отрицательная связь по напряжению.

Вначале выполним анализ схемы, используя принятые допущения, а затем выполним анализ на основе выражений, полученных для усилителя с указанной обратной связью.

В соответствии с ранее принятыми допущениями входные токи ОУ равны нулю, т. е. i = i+ = 0 и, следовательно, i1 = i2.

Предположим, что операционный усилитель работает в режиме усиления, тогда

u

диф


= 0. На основании второго закона Кирхгофа получаем



uR

1


= −

u

вх




uR

2


=

u

вх




u

вых


Далее имеем следующие выражения:



i

1


·

R

1


= −

u

вх




i2 · R2 = u

вх


− u

вых




i1 = − u

вх


/ R1



i2 = u

вх


− u

вых


/ R2



− u

вх


/ R1 = u

вх


− u

вых


/ R2



u

вх


· ( 1 / R1 + 1 / R2 ) = u

вых


/ R2



u

вых


= u

вх


· ( R1 + R2 ) / R1



u

вых


= u

вх


· ( 1 + R2 / R1 )

Таким образом, неинвертирующий усилитель характеризуется коэффициентом усиления по напряжению



Ки = 1 +

R

2


/

R

1


Воспользуемся общим выражением для коэффициента усиления усилителя, охваченного последовательной отрицательной обратной связью по напряжению. Предположим, что используется входной сигнал низкой частоты, и поэтому будем использовать вещественные коэффициенты К, β и Ки.ос. В соответствии с общим выражением



Ки.ос = К / ( 1 + К · β )

При К → ∞



Ки.ос = 1 / β

Коэффициент β, как можно заметить из рис. 2.27, определяется выражением



β =

R

1


/ (

R

1


+

R

2


)

Таким образом, при К → ∞



Ки.ос = 1 +

R

2


/

R

1


что совпадает с результатом, полученным на основании используемых допущений.

Пусть, например, R1 = 2 кОм, R2 = 4 кОм и

u

вх


= 2 В. Тогда



u

вых


= 2 · [ 1 + 4 · 103 / ( 2 · 103 ) ] = 6 В

Обратимся к общим выражениям для входного и выходного сопротивлений. Предполагая, что усилитель работает на низкой частоте, используем вещественные сопротивления Rвх, Rвх.ос , Rвых , Rвых.ос . Получаем, что входное сопротивление рассматриваемого усилителя



Rвх.ос = Rвх · [ 1 + К ·

R

1


/ (

R

1


+

R

2


) ]

причем при К → ∞ Rвх.ос → ∞

Аналогично



Rвых.ос = Rвых / [ 1 + К ·

R

1


/ (

R

1


+

R

2


) ]

Очевидно, при К → ∞ Rвых → 0. Заметим, что полученное выражение совпадает с приведенным выше выражением для усилителя с параллельной отрицательной обратной связью.

На входах операционного усилителя, использующегося в неинвертирующем усилителе, имеется синфазный сигнал, равный напряжению

u

вх


. Это недостаток такого усилителя. В инвертирующем усилителе синфазный сигнал отсутствует.



Рекомендуйте эту статью другим!