Неинвертирующий усилитель на основе операционного усилителя


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.


Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: