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 uдиф = 0. На основании второго закона Кирхгофа получаем

uR1 = − uвх

uR2 = uвх uвых

Далее имеем следующие выражения:

i1 · R1 = − uвх

i2 · R2 = uвх− uвых

i1 = − uвх / R1

i2 = uвх− uвых / R2

− uвх / R1 = uвх− uвых / R2

uвх · ( 1 / R1 + 1 / R2 ) = uвых / R2

uвых = uвх · ( R1 + R2 ) / R1

uвых = uвх · ( 1 + R2 / R1 )

Таким образом, неинвертирующий усилитель характеризуется коэффициентом усиления по напряжению

Ки = 1 + R2 / R1

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 = R1 / ( R1 + R2 )

Таким образом, при К → ∞

Ки.ос = 1 + R2 / R1

что совпадает с результатом, полученным на основании используемых допущений.

Пусть, например, R1 = 2 кОм, R2 = 4 кОм и uвх = 2 В. Тогда

uвых = 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 · R1 / ( R1 + R2 ) ]

причем при К → ∞  Rвх.ос → ∞

Аналогично

Rвых.ос = Rвых / [ 1 + К · R1 / ( R1 + R2 ) ]

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