На чем основана работа операционных усилителей как усилительных схем?
На рис. 8.11 представлена простейшая схема операционных усилителей. Схема на рис. 8.11, а является усилителем, не инвертирующим фазу. Управляющее напряжение подводится к неинвертирующему входу, тогда как на инвертирующий вход подается часть выходного напряжения с помощью резистивного делителя R1R2. Коэффициент усиления схемы выражается следующим образом:
K = U2/U1 = (R1 + R2)/R1
и зависит только от сопротивлений резисторов в цепи ОС. Эти сопротивления должны быть выбраны таким способом, чтобы сопротивление их параллельного соединения было равно сопротивлению источника.
Используя в неинвентирующем усилителе R1 = , получаем коэффициент усиления по напряжению, равный единице. При этом схема работает, как повторитель напряжения (рис. 8.11, б). Из-за максимального входного сопротивления усилитель называют иногда сепаратором с единичным усилением.
Рис. 8.11. Основные схемы с операционными усилителями:
а — усилитель без изменения знака: б — повторитель напряжения; в — усилитель с изменением знака; г — разностный усилитель
На рис. 8.11, в представлен инвертирующий усилитель. Входной сигнал через резистор R1 подается на инвертирующий вход. На этот же вход через резистор R2 поступает с выхода напряжение ООС. Неинвертирующий вход заземляется. Коэффициент усиления схемы зависит от отношения сопротивлений резисторов R1 и R2
K = U2/U1 = — R2/R1
и может быть меньше или больше единицы. В особом случае, когда R2 = R1 схема имеет коэффициент усиления, равный единице, и меняется лишь полярность выходного сигнала по сравнению с полярностью входного. Поэтому схему называют иногда схемой изменения знака.
Операционный усилитель может выполнять функцию разностного усилителя с ОС, служащего для вычитания или взаимной компенсации двух напряжений. При обеспечении отношения R2/R1 = R4/R3 выходное напряжение должно быть пропорционально разности входных напряжений, подведенных от отдельных источников К инвертирующему и неинвертирующему входам (рис. 8.11. г).