Инвертирующий усилитель на ОУ

Инвертирующий усилитель на ОУ выполнен в соответствии с рисунком 2.22, а. В данной схеме используется отрицательная обратная связь, т.е. сигнал с выхода через R2 подается на инверсный вход. Используя законы Кирхгофа, запишем.

Рисунок 2.22 – Масштабные усилители

U_ВХ=R1× I₁+U₁ , (2.68)

U₁=R2×I₂+U_ВЫХ, (2.69)

U_ВЫХ=-K_U×U₁ (2.70)

Выражая U₁ из (2.70), подставляем в (2.68) и (2.69) и, учитывая, что входное сопротивление ОУ много больше, чем R1 и R2, а отсюда также I₁= I₂, получим

U_ВЫХ (1+(1+ R2 /R1)/K_U)=- (R2 /R1) U_ВХ (2.71)

Поскольку (1+ R2 /R1)/K_U<<1, получим

K_{U ОС} » - R2 /R1 (2.72)

Отношение сопротивлений задает коэффициент усиления (масштаб). Поэтому такой усилитель получил название инвертирующего масштабного усилителя.

Входное сопротивление определим как R_ВХ=U_ВХ/I_ВХ. Поскольку I_ВХ =I₁, получим R_ВХ = R₁+R₂/(K_U+1). Пренебрегая вторым слагаемым, получим

R_{ВХ ОС}» R1. (2.73)

Аналогично получим

R_{ВЫХ ОС} = R_ВЫХ /(1+ K_U / K_{U ОС}). (2.74)

АЧХ инвертирующего усилителя имеет вид в соответствии с рисунком 2.23. Если выполняется условие K_U>> K_{U ОС}, получаем f₁»f_В× K_{U ОС}.

Рисунок 2.23 – АЧХ масштабного усилителя