Интегральные микросхемы операционных усилителей и их применение

Интегральная микросхема операционного усилителя, как самостоятельное функциональное устройство, имеет следующее условное графическое обозначение:

Как видно, операционный усилитель (ОУ) имеет два входа, обозначенные знаками (-) и (+), которые называются инвертирующий вход и неинвертирующий вход, соответственно. Эти названия означают, что сигналы u1 и u2, соответственно, усиливаются с изменением и без изменения полярности, а если они подаются одновременно, то усиливаетсяих разность. Коэффициент усиления операционного усилителя имеет величину от нескольких десятков до нескольких сотен тысяч в зависимости от модели.

Основные схемы включения операционного усилителя

1. Инвертирующий усилитель.

Его схема имеет следующий вид:

Из схемы видно, что U2=-KU1, где К- коэфициент усиления микросхемы ОУ. Величина напряжения U1 определяется одновременно действующими напряжениями Uc и U2.

Применяя принцип суперпозиции, определим, что

, и решая полученное уравнение относительно U1, получим

, откуда, учетом U2=-KU1, для коэффициента усиления схемы получаем

- это выражение для коэффициента усиления схемы инвертирующего усилителя, которое, с учетом большой величины К приводится к виду (поделим числитель и знаменатель на К и найдем предел полученного выражения при К, стремящемся к бесконечности):

, из чего следует, что коэффициент усиления схемы определяется только внешними элементами, образующими в данном случае цепь отрицательной обратной связи. Величина коэффициента обратной связи, показывающая, какая часть выходного напряжения передается на вход, определяется как .

 

Вернемся к рассмотрению выражения для U1. Нетрудно увидеть, что U1<<Uc. С учетом этого определим входное сопротивление схемы, как Rвх=Uc/I1, где I1=(Uc-U1)/R1Uc/R1, т.е.

Rвх=R1.