Неинвертирующая схема усилителя

Рассмотрим усилительный каскад, схема которого дана на рис. 5.1.а. Используя схему замещения операционного усилителя, приведенную на рис. 1.5г, определим напряжения на его клеммах:

, .

(5.1)

Рис. 5.1.Каскады, неинвертирующие сигналы:

а) принципиальная схема усилителя;

б) принципиальная схема повторителя;

в) эквивалентная схема усилителя для определения k;

г) эквивалентная схема усилителя для определения R_ВЫХ.К

Из последнего выражения имеем

,

откуда находим формулу, определяющую коэффициент передачи напряжения каскада

.	(5.2)

При условии k₀R₂/(R₁+R₂)>> 1, которое всегда выполняется, имеем

.

(5.3)

Из формул (5.2) и (5.3) следует, что рассматриваемая схема усиливает сигналы, сохраняя их полярность.

При R₁= 0 каскад становится повторителем входного сигнала. Его схема дана на рис. 5.1б.

Заметим, что вывод формулы (5.3) упрощается посредством использования модели идеального операционного усилителя, для которой виртуально выполняется равенство u⁺ = u^–. Следовательно,

,

откуда вытекает выражение (5.3).

Выходное сопротивление каскада R_ВЫХ.К найдем отношением выходного напряжения в режиме холостого хода u_ВЫХ.ХХ к выходному току короткого замыкания i_ВЫХ.К. Из схем рис. 5.1в и рис. 5.1г видно, что

k, .

Следовательно,

.

(5.4)

Из этой формулы следует, что по сравнению с выходным сопротивлением используемого операционного усилителя R_ВЫХ.ОУ выходное сопротивление каскада существенно уменьшается, а при k₀→∞ (идеальный операционный усилитель) оно стремится к нулю. Причиной уменьшения выходного сопротивления каскада R_ВЫХ.К является глубокая отрицательная обратная связь, существующая в схеме каскада.

Замена в исходной схеме рис. 5.1 активных сопротивлений R₁ и R₂ на комплексные Z₁ и Z₂ сохраняет все сделанные выкладки и приводит к формуле для комплексной передаточной функции каскада, сходной с (5.3):

.

(5.5)