14. Инвертирующий усилитель

Инвертирует и усиливает напряжение (то есть умножает напряжение на отрицательную константу).

•  (Поскольку   является виртуальной землей)

• Третий резистор с сопротивлением, равным   (сопротивление параллельно соединенных резисторов R_f и R_in), устанавливаемый (при необходимости) между неинвертирующим входом и землей, уменьшает ошибку, возникающую из-за тока смещения.

Если R_in = 0, то схема реализует собой линейный преобразователь ток-напряжение. Входное сопротивление такой схемы определяется коэффициентом усиления реального ОУ и сопротивлением обратной связи по формуле:  , где K_A - коэффициент усиления операционного усилителя. Выходное напряжение получается по формуле: 

1. Свойства операционных усилителей

На рис. 6.1 дано схемное обозначение операционного усилителя. Входной каскад его выполняется в виде дифференциального усилителя, так что операционный усилитель имеет два входа. Рис. 6.1. Схемное обозначение операционного усилителя В области низких частот выходное напряжение   находится в той же фазе, что и разность выходных напряжений: . ^ P-вход называется неинвертирующем и на схеме операционного усилителя обозначается знаком «плюс». N-вход называется инвертирующим о обозначается на схеме знаком «минус». Чтобы обеспечить возможность работы операционного усилителя как с положительными, так и с отрицательными входными сигналами, следует использовать двуполярное питающее напряжение. Для этого необходимо предусмотреть два источника постоянного напряжения, которые, как это показано на рисунке 6.1, подключаются к соответствующим внешним клеммам операционного усилителя. Как правило, стандартные операционные усилители в интегральном исполнении работают с напряжением питания  15 В . На принципиальных схемах устройств обычно изображают только их входные м выходные клеммы. В действительности, разумеется, не существует идеальных операционных усилителей. Для того чтобы можно было оценить, насколько тот или иной операционный усилитель близок к идеалу, приводятся технические характеристики усилителей. ^ Дифференциальный коэффициент усиления операционного усилителя   (6.1) имеет конечную величину, которая изменяется в пределах от 10⁴ до 10⁵. Он называется также собственным коэффициентом усиления операционного усилителя, т.е. усиления при отсутствии обратной связи. На рис. 6.2 показана типовая зависимость выходного напряжения усилителя от  . В диапазоне   оно зависит от   почти линейно. Этот диапазон выходного напряжения называется областью усиления. В области насыщения с ростом   соответствующего увеличения   не происходит. Границы области усиления   и   отстоят приблизительно на 3 В от соответствующих положительного и отрицательного напряжений питания. При работе операционного усилителя с напряжением питания  15 В типовой диапазон области усиления по выходному напряжению составляет  12 В. Рис.6.2. Выходное напряжение операционного усилителя как функция разности входных напряжений. Пунктиром показана характеристика, снятая без компенсации напряжения смещения нулевой точки Передаточная характеристика идеального операционного усилителя должна проходить через нулевую точку. Однако, как показано на рис. 6.2, штриховой линией, для реальных операционных усилителей эта характеристика несколько сдвинута. Таким образом, для того чтобы сделать выходное напряжение равным нулю, необходимо подать на вход операционного усилителя некоторую разность напряжений. Эта разность напряжений называется напряжением смещения нуля  . Оно составляет обычно несколько милливольт и во многих случаях может не приниматься во внимание.