Инвертирующие усилители (схемы). Параметры. Достоинства и недостатки .

Если в цепи обратной связи использовать простейший делитель напряжения, то получится базовая схема инвертирующего усилителя.

Потенциал на инвертирующем входе U- =0. Так как ОУ находится в линейном режиме, тогда         U- - U₊ = U_вых/К₀ . Например, при U_вых =5 В, К₀ = 2·10⁵ получаем U_А =25мкВ. Такое малое напряжение (оно сравнимо с термо-э.д.с. при ∆Т=1ºС) даже невозможно измерить обычным цифровым вольтметром. Отсюда следует, что потенциалы на выходах ОУ можно с хорошей точностью считать равными. Если один из входов ОУ заземлить, на втором входе будет также поддерживаться нулевой потенциал, хотя напрямую входы ОУ гальванически не связаны. Этот эффект называется мнимым заземлением. Таким образом, из U₊ = 0 следует U_-=0, Uвх = U_R5 (падение напряжения на R5); Uвых = U_R19 (падение напряжения на R19). Поскольку входной ток ОУ очень мал, им можно пренебречь, тогда получим I5 = Uвх/R5= -Uвых/R19. Это означает, что для инвертирующего усилителя Кu = Uвых/Uвх = -R19/R5.

Коэффициент усиления

.

Достоинства: устойчивость усиления при больших К_u.

Недостатки: малое R_вх, инверсия сигнала.

Использование: основная усилительная схема.

Преобразователь тока в напряжение. Неинвертирующий усилитель (схема). Достоинства и недостатки.

Так   как U₊≈U_-, то Uвх = U_-= U_R8 (падение напряжения на R8);      Uвых = U_R8 +U_R20 (падение напряжения на R20 и R8). Поскольку входной ток ОУ очень мал, им можно пренебречь, тогда получим Ioc = Uвх/R8= Uвых/(R20+R8). Это означает, что для неинвертирующего усилителя Кu = Uвых/Uвх = 1+R20/R8.

Достоинства: высокое выходное сопротивление( больше входного сопротивления в ОУ)-ООС последовательная, отсутствие инверсии сигнала.

Недостаток: проблемы в получении больших и устойчивых К_u.

Использование: при большом источнике сигнала.

Преобразователь "напряжение - ток".

Приведенной принципиальной схеме такого преобразователя показанного на рис.1. коллекторный ток транзистора VT4 определяется выражением:

Ikvt4 = Uвх/R1.

   Этот ток вызывает падение напряжения на переходе коллектор - эмиттер транзистора VT1. Так как VT1 и VT2 — одного типа, то напряжение на VT2 будет аналогичным, и, соответственно, протекающий через VT2, VT3 ток будет совпадать с током в VT4.

   Максимальный выходной ток определяется допустимой мощностью рассеивания транзистора VT3. Для токов выше 5 мА нелинейность преобразования составляет не более 1%. В качестве DA1 можно использовать любой ОУ серий К544. К574, включенный по типовой схеме.

Преобразователь "ток-напряжение".

   Принципиальная схема преобразователя ток-напряжение показана на рис.2. Он построен по принципу усиления напряжения, которое возникает при протекании тока через резистор R6. Схема обеспечивает работу согласно формуле:

Uвых = К*Iвх.

   Коэффициент преобразования схемы можно узнать по формуле:

К = R6*(R3/R4).

   Для настройки ОУ при Iвх = 0 служит резистор R2. Часть входного тока ответвляется в цепь R1, R2, R3. Резистор R6 самодельный проволочный выполненный из нихрома.

Сумматоры и вычетатели. Неинвертирующий сумматор (схема). Недостаток. Инвертирующий сумматор (схема). Достоинства и недостатки. Применение. Вычетатель.