Рассмотрим 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 2 = u вх − u ых / 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
Васильев Дмитрий Петрович
Профессор электротехники СПбГПУ
Задать вопрос
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
К
и.ос = К / ( 1 + К · β ) При К → ∞ К
и.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 → ∞ К
и.ос = 1 + R 2 / R 1 что совпадает с результатом, полученным на основании используемых допущений. Пусть, например, R
1 = 2 кОм, R
2 = 4 кОм и u вх = 2 В. Тогда u вых = 2 · [ 1 + 4 · 10
3 / ( 2 · 10
3 ) ] = 6 В Обратимся к общим выражениям для входного и выходного сопротивлений. Предполагая, что усилитель работает на низкой частоте, используем вещественные сопротивления R
вх, R
вх.ос , R
вых , R
вых.ос . Получаем, что входное сопротивление рассматриваемого усилителя R
вх.ос = R
вх · [ 1 + К · R 1 / ( R 1+ R 2 ) ] причем при К → ∞ R
вх.ос → ∞ Аналогично R
вых.ос = R
вых / [ 1 + К · R 1 / ( R 1 + R 2 ) ] Очевидно, при К → ∞ R
вых → 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.
