Неинвертирующий усилитель

Рассмотрим схему на рис. 4.5. Анализ ее крайне прост: U_A = U_BX. Напряжение U_A снимается с делителя напряжения: U_A = = U^RM + R₂). Если U_A=U_BX9 то коэффициент усиления = U_Bblx/U_BX = 1 + + R₂/Ri- Это неинвертирующий усили­тель. В приближении, которым мы вос­пользуемся, входной импеданс этого уси­лителя бесконечен (для ОУ типа 411 он составляет 10¹² Ом и больше, для ОУ на биполярных транзисторах обычно превы­шает 10⁸ Ом). Выходной импеданс, как и в предыдущем случае, равен долям ома. Если, как в случае с инвертирующим уси­лителем, мы внимательно рассмотрим поведение схемы при изменении напряже­ния на входах, то увидим, что она рабо­тает, как обещано.

Эта схема также представляет собой усилитель постоянного тока. Если источ­ник сигнала и усилитель связаны между собой по переменному току, то для вход-

ного тока (очень небольшого по величине) нужно предусмотреть заземление, как по­казано на рис. 4.6. Для представленных на схеме величин компонентов коэффициент усиления по напряжению равен 10, а точке — 3 дБ соответствует частота 16 Гц.

Усилитель переменного тока.Если уси­ливаются только сигналы переменного тока, то можно уменьшить коэффициент усиления для сигналов постоянного тока до единицы, особенно если усилитель обладает большим коэффициентом уси­ления по напряжению. Это позволяет уменьшить влияние всегда существующе­го конечного «приведенного ко входу на­пряжения сдвига». Для схемы, представ­ленной на рис. 4.7, точке —3 дБ соответ­ствует частота 17 Гц; на этой частоте импеданс конденсатора равен 2,0 кОм. Обратите внимание, что конденсатор дол­жен быть большим. Если для построения усилителя переменного тока использовать неинвертирующий усилитель с большим усилением, то конденсатор может ока­заться чрезмерно большим. В этом случае лучше обойтись без конденсатора и на­строить напряжение сдвига так, чтобы оно было равно нулю (этот вопрос мы рассмотрим позже в разд. 4.12). Можно воспользоваться другим методом-увели­чить сопротивления резисторов R_x и R₂ и использовать ^образную схему дели­теля (разд. 4.18).

Несмотря на высокий входной импе­данс, к которому всегда стремятся разра­ботчики, схеме неинвертирующего усили­теля не всегда отдают предпочтение перед схемой инвертирующего усилителя. Как

Рис. 4.6.

мы увидим в дальнейшем, инвертирую­щий усилитель не предъявляет столь вы­соких требований к ОУ и, следовательно, обладает несколько лучшими характери­стиками. Кроме того, благодаря мнимо­му заземлению удобно комбинировать сигналы без их взаимного влияния друг на друга. И наконец, если рассматриваемая схема подключена к выходу (стабильно­му) другого ОУ, то величина входного импеданса для вас безразлична-это мо­жет быть 10 кОм или бесконечность, так как в любом случае предыдущий каскад будет выполнять свои функции по отно­шению к последующему.

Повторитель

На рис. 4.8 представлен повторитель, по­добный эмиттерному, на основе опера­ционного усилителя. Он представляет собой не что иное, как неинвертирующий усилитель, в котором сопротивление ре­зистора R₁ равно бесконечности, а сопро­тивление резистора Л₂~^НУ^ЛЮ (коэффи­циент усиления — 1). Существуют спе­циальные операционные усилители, пред­назначенные для использования только в качестве повторителей, они обладают улучшенными характеристиками (в основ­ном более высоким быстродействием), примером такого операционного усили­теля является схема типа LM310 или ОРА633, а также схемы упрощенного ти­па, например схема типа TL068 (она выпускается в транзисторном корпусе с тремя выводами).

Усилитель с единичным коэффициен­том усиления называют иногда буферЬм, так как он обладает изолирующими свой­ствами (большим входным^ импедансом и малым выходным).

Источники тока

На рис. 4.9 изображена схема, которая является хорошим приближением к идеа­льному источнику тока, без сдвига на­пряжения и_ВЭ9 характерного для тран­зисторного источника тока. Благодаря отрицательной ОС на инвертирующем входе поддерживается напряжение 1/_м, под действием которого через нагрузку протекает ток / = U_BXR. Основной недо­статок этой схемы состоит в том, что нагрузка является «плавающей» (она не заземлена). С помощью такого источника тока нельзя, например, получить пригод­ный к использованию пилообразный сиг­нал, напряжение которого отсчитывалось бы относительно потенциала земли. Этот недостаток можно преодолеть, если, на­пример, всю схему (источники питания и все остальное) сделать «плавающей», а нагрузку заземлить (рис. 4.10). Штрихо­вой линией обведен рассмотренный выше

Рис. 4.9.

Рис. 4.8. Повторитель.

Рис. 4.10. Источник тока с заземленной нагрузкой] и плавающим источником питания.

Рис. 4.7.