Инвертирующий усилитель

Для получения инвертирующего усилителя входной сигнал и сигнал ОС должны подаваться на один и тот же инвертирующий вход, т.е. цепь ООС превращается из последовательной в параллельную. При этом неинвертирующий вход, как правило, соединяют с общей шиной. Типовая схема инвертирующего усилителя на ОУ приведена на рис. 7. Таким образом, инвертирующего усилителя - это ОУ, охваченный ОС по инвертирующему входу.

Для данного усилителя коэффициент передачи цепи ООС также определяется из выражения (1), т.е. . Однако в отличие от неинвертирующего усилителя входной сигнал попадает на вход ОУ не непосредственно, а через делитель напряжения, образованный этими же резисторами. Предполагая, что , для коэффициента передачи усилителя (рис. 3) можно записать

Полагая , получим

. (3)

Из выражения (3) следует, что в отличие от неинвертирующего усилителя выбором резисторов цепи ООС коэффициент передачи инвертирующего усилителя может быть уменьшен до сколь угодно малой величины. Изменение коэффициента передачи усилителя до величины, меньшей единицы, достигается за счет действия входного делителя. Действительно, в предельном случае, когда Z_oc = 0, коэффициент передачи цепи ООС и собственный коэффициент передачи сигнала со входа ОУ равен единице. В этом случае выполняется условие . Однако коэффициент передачи делителя, обеспечивающего необходимый входной сигнал ОУ, снижается до нуля (К_дел = 0). Вследствие этого суммарный коэффициент передачи всего ОУ также снижается до нуля.

Для инвертирующего усилителя фазы входного и выходного напряжений сдвинуты относительно друг друга на 180°, т.е. . Поэтому, строго говоря, перед правой частью выражения (3) должен стоять знак минус.

Изменение типа ООС приводит к тому, что входное сопротивление ОУ определяется выражением

При активном характере сопротивлений

Выходное сопротивление инвертирующего усилителя вследствие того, что цепь ООС по-прежнему выполнена по напряжению, мало и определяется выражением

.

Коэффициент усиления схемы, как это следует из выражения (3), не зависит от и его стабильности, а определяется только значениями и стабильностью параметров пассивных элементов Z₁ и Z_ОС.

Таким образом, для инвертирующего усилителя:

- входное сопротивление инвертирующего усилителя практически равно R₁, т.к. непосредственно входное сопротивление усилителя . Это объясняется действием цепи параллельной ООС, которая снижает входное сопротивление усилителя;

- при любом входном токе напряжение на инвертирующем и неинвертирующем входе ОУ будет стремиться к нулю. Тогда при любых входных сигналах разность напряжений между инвертирующим и неинвертирующим входами стремится к нулю. Это подтверждает сделанный ранее вывод и том, что ОУ чувствителен только к разности входных напряжений, которая при больших значениях исчезающе мала;

- даже при не очень больших значениях К_U0 приближенные выражения дают приемлемую точность вычислений.