Неинвертирующий усилитель. Как известно, глубокая отрицательная обратная связь ООС стабилизирует коэффициент усиления усилителя

Как известно, глубокая отрицательная обратная связь ООС стабилизирует коэффициент усиления усилителя, т.к. он будет определяться стабильностью параметров обратной связи, где — коэффициент передачи цепи ООС. А так как ИОУ имеет весьма большой коэффиц3иент усиления, то легко выполнить условие глубокой ООС

На рис. 5 приведена электрическая схема неинвертирующего усилителя, собранного на ИОУ.

Рис. 5

Цепь ООС на рис. 5, построенная на резисторах R₁ – R₂ имеет коэффициент обратной связи (коэффициент передачи):

Следовательно, неинвертирующий усилитель имеет коэффициент усиления по напряжению

Так как сопротивления резисторов не зависят от частоты и отношение можно сделать весьма стабильным, то коэффициент К будет очень стабильным, независимо от частоты сигнала и условий эксплуатации усилителя.

Коэффициент усиления можно получить и из других соображений. На дифференциальном входе ИОУ действует разность напряжений

. Так как велико, т.е. можно считать (в идеале), то Следовательно, т.е., тогда, по определению, Эти рассуждения справедливы только при выполнении условий: велико и, где — входное сопротивление ИОУ. Поэтому обычно выбирают не более 10 кОм.

Подобные рассуждения используют при анализе и других функциональных блоков на ИОУ.

Работа усилителя показана на рис. 6 при помощи временных диаграмм.

Рис.6

Из диаграмм видно, что фаза (или полярность при усилении постоянного напряжения) выходного напряжения совпадает с фазой (полярностью) входного напряжения. Поэтому такие усилители называют неинвертирующими. Входное сопротивление неинвертирующего усилителя

а выходное сопротивление

где — выходное сопротивление микросхемы ИОУ. Большое входное сопротивление является достоинством неинвертирующего усилителя в сравнении в инвертирующим усилителем. Выходное сопротивление в меньше, чем, что также улучшает согласование усилителя с нагрузкой.

На рис. 7 показана передаточная характеристика неинвертирующего усилителя для двух значений коэффициента усиления К₁ = 10, К₂ = 20.

Рис. 7

Выходное напряжения усилителя ограничено максимальными значениями и, при которых усилитель прекращает усиливать входной сигнал и далее при увеличении будет = const. называют напряжением насыщения. Следовательно, если мы хотим получить усиленное выходное напряжение без искажения формы, например, синусоиды, то необходимо выбирать. Для примера рассмотрим работу усилителя, усиливающего при К₁ = 10 и К₂ = 20 (рис. 8).

Рис. 8. Временные диаграммы

а – К = 10; б – К = 20

Пусть При К = 10 =10 В, т.е. более Следовательно сигнал усиливается без искажения формы (рис. 8а). Если этот же сигнал усиливать при К = 20, то должно быть = 20. Но не может быть больше = 10 В. На рис. 8б показаны искажения формы сигнала, т.к. при нет усиления.

При R₁ = ∞ или R₂ = 0 схема рис. 5 вырождается в схему повторителя напряжения, у которого К = 1. Следовательно,

,.

Такой повторитель напряжения (рис.9) можно использовать для согласования источника сигнала с большим внутренним сопротивлением с низкоомной нагрузкой R_н без усиления напряжения.

Рис. 9