Регистрируйтесь на форуме и получите 100 токенов TEHNO

Что такое неинвертирующий усилитель
#1
Неинвертирующий усилитель - одна из трех самых элементарных схем аналоговой электроники, после повторителя напряжения и инвертирующего усилителя. Он даже проще, чем инвертирующий усилитель, потому что в схеме нет отрицательных напряжений, и нужен только один источник питания с напряжением 0 В и, например, 5 В, вместо симметричных +5 В и -5 В.

   

Обратите внимание на число 1 в формуле и важный вывод, который следует из него - неинвертирующий усилитель всегда имеет коэффициент усиления больше 1, поэтому вы не можете сделать «ослабитель» с этой схемой.

Чтобы лучше понять, как работает неинвертирующий усилитель, давайте смоделируем работу схемы ниже и рассмотрим, какое будет выходное напряжение.

   

Прежде всего, нужно учитывать, какие напряжения есть на входах операционного усилителя. Напомним первое из правил, которыми он управляется:

Правило 1  - операционный усилитель воздействует своим выходом на вход через отрицательную обратную связь, так что напряжения на инвертирующем (-) и неинвертирующем (+) входе равны друг другу.

   

Итак, напряжение на инвертирующем входе составляет 3 В. На следующем этапе рассмотрим резистор 10 кОм. Мы знаем напряжение на нем и его сопротивление, поэтому из закона Ома можем вычислить ток, протекающий через него: I = U / R = 3 В / 10 кОм = 300 мкА.

   

Этот ток, согласно правилу 2, нельзя снять с инвертирующего входа (-), поэтому он течет с выхода усилителя.

Правило 2  - входы усилителя не потребляют ток

Ток 300 мкА также протекает через резистор 20 кОм, создавая на нем напряжение, которое можно вычислить с помощью закона Ома: U = IR = 300 мкА * 20 кОм = 6 В. Как это напряжение соотносится с выходным напряжением усилителя? Помните, что резистор 20 кОм на одном из контактов имеет напряжение 3 В. Обратите внимание на направление напряжения на обоих резисторах. Ток течет в направлении, противоположном стрелке, символизирующей точку с более высоким напряжением, поэтому рассчитанные 6 В должны быть добавлены к 3 В на входе. Тогда конечный результат - 9 В.

Стоит отметить, что R1 и R2 образуют простой делитель напряжения. Помните, что сумма напряжений на резисторах делителя должна быть равна напряжению на делителе - напряжение не может исчезнуть бесследно или появиться из ниоткуда.

   

Наконец, следует сверить полученный результат с последним правилом:

Правило 3  - Входное и выходное напряжения должны быть между положительным и отрицательным напряжением питания.

Поэтому надо проверить, соответствуют ли рассчитанные значения напряжения, которые может выдержать усилитель. Рассчитанные значения 9 В - это реальный результат, которого может достичь усилитель, поскольку он находится в этом диапазоне. Однако современные усилители часто питаются от 0 В и 5 В или ниже. В такой ситуации нет шансов, что усилитель получит на выходе 9 В. При разработке схем усиления всегда помните, что теоретические расчеты всегда должны сопоставляться с реальностью.
Ответ