Инвертирующий усилитель

Если подать на инвертирующий вход ОУ входной сигнал и сигнал отрицательной обратной связи, то в результате получится инвертирующий усилитель, у которого выходной сигнал сдвинут по фазе на 180˚ относительно входного сигнала. Про схему, показанную на рис.6, говорят, что в ней имеется параллельная обратная связь, поскольку сигнал отрицательной обратной связи оказывается включенным не последовательно с входным сигналом, а подается параллельно с ним на один и тот же вход.

Рис.6. Инвертирующий усилитель.

Коэффициент усиления определяется:

К _инв= - R _ос/ R ₁.

При этом выходное напряжение усилителя равно:

U_вых = K_инв. U_вх.

Сопротивление R ₂ выбирают из условия уменьшения влияния токов смещения на выходное напряжение. Для этого R ₂ выбирают из условия

R _{2 =} R _ос R ₁/(R _ос +R ₁). При этом падения напряжения от токов смещения минимально. Из принципа, что инвертирующий вход ОУ виртуально замкнут, входное сопротивление схемы равно R _вх ≈ R ₁, а выходное сопротивление уменьшается в (1+К₀β) раз и равно

Определить действие обратной связи по напряжению и коэффициент усиления ОУ с ООС можно, воспользуясь тремя упрощающими предположениями о свойствах ОУ:

коэффициент усиления без обратной связи К_о= ∞,

входное сопротивление Z_вх=∞,

выходное сопротивление Z_вых=0.

По первому закону Кирхгофа для узла:

I _вх= I _ос+ I _оу

Из того, что с точки зрения входного сигнала инвертирующий вход имеет тот же самый потенциал, что и неинвертирующий вход, который заземлен (мнимая земля), следует, что всё входное напряжение U _вх оказывается приложенным к сопротивлению R ₁. Поэтому ток, протекающий по R ₁, равен:

I _вх= U _вх/ R ₁.

Теперь рассмотрим резистор обратной связи, включенный между мнимой землей и выходом, где действует напряжение U _вых . Полагая, что ток I _вх течет в направлении, указанном на рисунке, получим:

I _{о с}= - U _вых/ R _ос

Так как входное сопротивление ОУ бесконечно велико, ток сигнала не может затекать в инвертирующий вход, для идеального ОУ I _оу =0

Отсюда следует, что

I _вх= I _ос

- U _вых/ R _ос= U _вх/ R ₁

Отсюда следует:

К _инв= U _вых/ U _вх= - R _ос/ R ₁.