ОУ с внешними цепями ОС

Суммирующее устройство

Для суммирования нескольких напряжений можно применить операционный усилитель в инвертирующем включении. Входные напряжения через добавочные резисторы подаются на N-вход усилителя (рис. 20). Поскольку эта точка являетсявиртуальным нулем, то на основании правила узлов получим следующее соотношение для выходного напряжения схемы:

U₁/R₁+U₂/R₂+...+U_n/R_n+U_вых/R=0

U_вых=-(U₁*R/R₁+U₂*R/R₂+...+U_n*R/R_n)

Отсюда следует, что сумматор на ОУ для каждого входа имеет свой коэффициент усиления.

Рис.20

Инвертирующий сумматор может быть также использован как усилитель с широким диапазоном изменения нулевой точки. Для этого на один из входов схемы подают постоянное напряжение.

Инвертирующий масштабный усилитель

При наличии отрицательной обратной связи с выхода на инвертирующий вход в случае идеального усилителя дифференциальное входное напряжение стремится к нулю. Это явление, называемое эффектом кажущейся земли, позволяет использовать инвертирующий вход в качестве токового суммирующего узла, что, в свою очередь, создает многочисленные полезные схемные конфигурации усилителей и упрощает анализ схем.

Рис.21

Схема инвертирующего ОУ показана на рис.21. Для идеального усилителя дифференциальное входное напряжение Uвх становится равным нулю и сравнивает инвертирующий вход с потенциалом земли из-за отрицательной обратной связи через резистор R₂. Токи через резисторы можно определить по формулам

I₁=U_вх/R₁

I₂=-U_вых/R₂

Поскольку усилитель считается идеальным, входное сопротивление равно бесконечности, и в инвертирующий вход не поступает ток. По этой причине токи I₁, I₂ должны быть равны. После приравнивания правых частей обоих формул и решения относительно коэффициента усиления при замкнутой петле обратной связи получим

K=U_вых/U_вх=-R₂/R₁

Отсюда можно заключить, что коэффициент усиления схемы идеального инвертирующего усилителя равен отношению сопротивлений двух резисторов и не зависит от самого усилителя.

Входное полное сопротивление равно R₁, а выходное равно нулю.

Если оба резистора равны, то получается инвертер напряжения, т.к. коэффициент усиления становится равным -1.