Инвертирующий усилитель

Инвертирующий усилитель изображен на (рис. 1.12)

Рис. 1.12

Входной и выходной сигналы инвертирующего усилителя сдвинуты по фазе на 180°. Изменение знака выходного сигнала относительно входного создается введением по инвертирующему входу ОУ с помощью резистора R_ос параллельной обратной связи по напряжению. Неинвертирующий вход связан с общей точкой входа и выхода схемы (заземляется). Входной сигнал подается через резистор R₁ на инвертирующий вход ОУ.

Благодаря высокому коэффициенту усиления усилителя без ОС для изменения выходного напряжения усилителя во всем рабочем диапазоне достаточно весьма малого значения Uз (обычно U_вых.max < U_и.п.).

Если на схему подать положительное входное напряжение U_вх, то U_q станет положительным и выходной потенциал начнет снижаться. Выходное напряжение будет меняться в отрицательном направлении до тех пор, пока напряжение на инвертирующем входе в точке А не станет почти нулевым: U_q = U_вых / Kоу >> 0.

Таким образом, R₁ и R_ос действует как делитель напряжения между U_вых и U_вх и U_вых / U_вх = R_ос / R₁.

Точка А называется потенциально заземленной, поскольку потенциал почти равен потенциалу Земли,так как U_q >> 0.

Если принять R_вх.оу и входной ток ОУ I_оу = 0, то

IR₁ = (U_вх - U_q) / R₁ и IR₁ = - (U_вых - U_q) / R_ос,

следовательно

(U_вх - U_q) / R₁ = - (U_вых - U_q) / R_ос.

Полагая,что U_q >> 0 и К , запишем

Uвх/R₁ = U_вых/R_ос, К_ос = U_вых/U_вх = - R_ос/R₁

Таким образом, коэффициент усиления инвертирующего каскада ОУ зависит только от параметров внешней цепи и не зависит от коэффициента усиления самого ОУ. Обычно R₁ выбирается так, чтобы не нагружать источник напряжения U_вх, а R_ос должно быть достаточно большим, чтобы чрезмерно не нагружать операционный усилитель.

Если выбрать R_ос = R₁, когда К_uос = - 1, то схема (рис. 1.12) получит свойства инвертирующего повторителя напряжения(инвертор сигнала).

Поскольку U_q 0, входное сопротивление схемы R_вх = R₁, выходное сопротивление усилителя:

R_вых = ((R_вых оу (1+R_ос/R₁)) / К_u,оу

При К_u,оу , R_вых 0.