Из рассмотрения принципа работы идеального ОУ следует очень простая методика проектирования схем:
Пусть, необходимо построить цепь на ОУ с требуемыми свойствами. Требуемые свойства заключаются прежде всего в заданном состоянии выхода (выходное напряжение, выходной ток и т.д.), которое, возможно, зависит от какого-либо входного воздействия. Для создания схемы нужно подключить к ОУ такую обратную связь, чтобы при требуемом выходном состоянии достигалось равенство напряжений на входах ОУ (инвертирующем и неинвертирующем), а обратная связь была бы отрицательной.
Таким образом, требуемое состояние системы будет устойчивым состоянием равновесия, и система будет в нем находиться неограниченно долго[5]. Пользуясь этим упрощённым подходом, несложно получить простейшую
От усилителя требуется наличие на выходе напряжения, превышающего входное в K раз. В соответствии с приведённой выше методикой подадим на неинвертирующий вход ОУ сам входной сигнал, а на инвертирующий — выходной сигнал, поделённый в K раз резистивным делителем напряжения.
|
|
Пусть, K — коэффициент деления напряжения резистивным делителем R1R2:
K = R 1 / (R 1 + R 2)
тогда для неидеального ОУ (с конечным коэффициентом усиления G openloop) имеем:
V + = V in
V − = K V out
V out = G openloop(V in − K V out)
Решая данную систему относительно V out / V in, получаем:
V out/ V in = G openloop/ (1 + G openloop K )
то есть получен усилитель, коэффициент усиления которого зависит от усиления ОУ и номиналов резисторов. Если же ОУ имеет очень большой коэффициент усиления G openloop (много больший, чем 1/ K), то коэффициент G openloop в выражении сокращается и получаем более простое выражение:
V out/ V in = 1/ K = 1 + (R 2/ R 1)
Таким образом, коэффициент передачи усилителя, построенного на ОУ с достаточно большим усилением, практически зависит только от параметров обратной связи. Это полезное свойство позволяет проектировать системы с очень стабильным коэффициентом передачи, необходимые, например, при измерениях и обработке сигналов.
Отличия реальных ОУ от идеального
Параметры ОУ, характеризующие его неидеальность, можно разбить на группы: