Інвертуючий підсилювач

Найчастіше ОУ використовується в інвертуючих і неінвертуючих підсилювачах. Спрощена принципова схема інвертуючого підсилювача на ОУ приведена на малюнку 6.7.

Резистор є внутрішнім опором джерела сигналу за допомогою ОУ охоплений ||ООСН.

При ідеальному ОУ різниця напруги на вхідних затисках прагнути до нуля, а оскільки неінвертуючий вхід сполучений із загальною шиною через резистор то потенціал в крапці атеж повинен бути нульовим ("віртуальний нуль", земля, що "здається"). В результаті можемо записати: тобто . Звідси отримуємо:

,

тобто при ідеальному ОУ визначається відношенням величин зовнішніх резисторів і не залежить від самого ОУ.

Для реального ОУ необхідно враховувати його вхідний струм тобто або де - напруга сигналу на інвертуючому вході ОУ, тобто в крапці а. Тоді для реального ОУ отримуємо:

.

Неважко показати, що при глибині ООС більше 10, тобто погрішність розрахунку для випадку ідеального ОУ не перевищує 10%, що цілком достатньо для більшості практичних випадків.

Номінали резисторів в пристроях на ОУ не повинні перевищувати одиниць мегом, інакше можлива нестабільна робота підсилювача із-за струмів витоку, вхідних струмів ОУ і тому подібне Якщо в результаті розрахунку величина перевищить граничне значення, що рекомендується, то доцільно використовувати Т-подібний ланцюжок ООС, який при помірних номіналах резисторів дозволяє виконати функцію еквівалента високоомного (малюнок 6.7б) . В цьому випадку можна записати:

.

На практиці часто вважають, що а величина зазвичай задана, тому визначається досить просто.

Вхідний опір інвертуючого підсилювача на ОУ має відносно невелике значення, визначуване паралельною ООС:

,

тобто при великих вхідний опір визначається величиною .

Вихідний опір інвертуючого підсилювача у реальному ОУ відмінно від нуля і визначається як величиною так і глибиною ООС F. При F>10 можна записати:

.

За допомогою ЛАЧХ ОУ можна представити частотний діапазон інвертуючого підсилювача (див. малюнок 6.6), причому

.

У межі можна отримати тобто отримати інвертуючий повторитель. В цьому випадку отримуємо мінімальний вихідний опір підсилювача на ОУ:

.

В усилителе на реальном ОУ на выходе усилителя при всегда будет присутствовать напряжение ошибки , порождаемое и . С целью снижения стремятся выровнять эквиваленты резисторов, подключенных к входам ОУ, т.е. взять (см. рисунок 6.7а). При выполнении этого условия для можно записать:

.

Зменшення можливо шляхом подачі додаткового зсуву на неінвертуючий вхід (за допомогою додаткового дільника) і зменшення номіналів вживаних резисторів.

На основі розглянутого інвертуючого УПТ можливе створення підсилювача змінного струму шляхом включення на вхід і вихід розділових конденсаторів, номінали яких визначаються виходячи із заданого коефіцієнта частотних спотворень (див. підрозділ 2.5).