Инвертирующий усилитель

Теперь найдем выражение для коэффициента усиления инвертирующего усилителя. Как следует из самого названия, входной и выходной сигналы инвертирующего усилителя сдвину­ты по фазе на 180°. Здесь, как и в случае неинвертирующего усилителя, благодаря высокому коэффициенту усиления усилите­ля без обратной связи для изме­нения выходного напряжения уси­лителя во всем рабочем диапазо­не достаточно весьма малых зна­чений U_д. (Обычно U_{вых.макс} немного меньше напряжения питания.) Если на схему подать положительное U_вх, то U_д ста­нет положительным и выходной потенциал начнет снижаться (поскольку входное напряжение подано на инвертирующий вход усилителя). Выходное напряжение будет меняться в отрицательном направлении до тех пор, пока напряжение на инвер­тирующем входе (точка А на рис. 17) не станет почти нуле­вым: U_д = U_вых/А ≈ 0. Таким образом, R₁ и R_о.с действуют как делитель напряжения между U_вых и U_вх, и отношение U_вых/ U_вх равно таковому для R_о.с/ R₁. Точку А часто называют потенциально заземленной, потому что ее потенциал почти ра­вен потенциалу земли, так как U_д, как правило, весьма мало.

Чтобы получить выражение для коэффициента усиления с обратной связью, еще раз напомним, что = , a R_вх усилителя велико. Поскольку = (U_вх – U_д)/ R₁ и = – (U_вх – U_д)/ R_о.с, можно написать, что (U_вх – U_д)/ R₁ = – (U_вх – U_д)/ R_о.с. Знак минус перед правой частью этого равенства означает, что выход инвертирован. Полагая U_д = 0 (так как А→∞), получим U_вх / R₁ = – U_вых/ R_о.с. Коэффициент усиления с обратной связью равен

K_о.с= U_вых/ U_вх = – R_о.с/ R₁. (2)

Входное сопротивление схемы инвертирующего усилителя равно R₁, в силу того что благодаря обратной связи в точке А на рис. 17 сохраняется приблизительно нулевой потенциал. Сопротивление R₁ должно быть выбрано так, чтобы не нагру­жать источник напряжения U_вх, и, естественно, R_о.с должно быть достаточно большим, чтобы чрезмерное нагружать опе­рационный усилитель.