Неинвертирующий усилитель

Неинвертирующий усилитель (НУ) – это усилитель, обладающий стабильным коэффициентом усиления при нулевой разности фаз между входными и выходными сигналами.

В НУ (рис. 5.3) имеет место последовательная ООС по напряжению. При идеальном ОУ (K_д = К_{oc сф} = ¥, R_ВХ = ¥ и R_ВЫХ = 0) R_ВЫХ.F = 0 (связь отрицательная и по напряжению), R_ВХ.F = ¥ (последовательная ООС).

, (5.6)

и согласно рис. 5.4,

(5.7)

Подставляя (5.7) в (5.6), получим

. (5.8)

Коэффициент усиления НУ не зависит от сопротивления источника сигнала R_С, так как входное сопротивление НУ равно ¥, и ток через R_С не протекает, то падение напряжения на этом сопротивлении отсутствует и . При R₂ = 0, R₁ = ¥ K_eF = 1. Значит, выходное напряжение полностью повторяет входное (только на более высоком уровне мощности). Отсюда и название – повторитель напряжения.

Единичный коэффициент передачи, бесконечно большое входное сопротивление и нулевое выходное делает повторитель идеальным буферным каскадом (трансформатором полного сопротивления).

Метод резистивной балансировки этой схемы зависит от обстоятельств. Если R_С = 0, то симметрирующий резистор R_СМ включается последовательно с неинвертирующим входом (рис. 5.5).

При этом Du_ВЫХ описывается выражением (5.5). Ненулевое, но известное и фиксированное внутреннее сопротивление R_C можно было бы сбалансировать только резисторами ОС, при условии, что R₁R₂/(R₁+R₂)=R_C. Однако при этом будет изменяться и коэффициент усиления схемы (5.8). Проще резисторы R₁ и R₂ выбрать исходя из требуемого коэффициента усиления, а токовую балансировку схемы обеспечить R_CM, включённым последовательно с инвертирующим входом (рис. 5.6). Для этой схемы

. (5.9)

Если имеет неопределённое и нестабильное значение, то лучше применить ОУ с входным каскадом (дифференциальным) на полевых транзисторах.

Для уменьшения потенциальной составляющей выходной статической погрешности Du_ВЫХ нужно либо использовать соответствующие выводы ОУ, либо при их отсутствии, осуществлять балансировку схемы по входу (рис. 5.7). Настройка нуля в этой схеме немного снижает его коэффициент усиления.