Главная > Analog circuits > Управляемый инвертор на ОУ.

Управляемый инвертор на ОУ.

Перечитывая Горовица и Хилла я наткнулся на очень интересный вариант включения операционного усилителя, о котором почему-то больше нигде никогда не слышал и не читал (за исключением, пожалуй, какого-то сомнительного сайта-компиляции, адреса которого я уже не помню). Такое включение кажется мне очень остроумным, и потому сегодня я хотел бы обратить на него внимание читателей.

Итак, схема, как упомянуто в заглавии, представляет собой управляемый инвертор очень интересной схемотехники.

Так, как показано ниже, схема работает как повторитель.

op_ninv

А вот так — как инвертор.

op_inv

Вротмненоги! Почему?

С режимом инвертора все ясно — неинвертирующий вход заземляется, и схема становится обычным инвертирующим усилителем с коэффициентом усиления -1. А вот что происходит, когда ключ разомкнут? Почему схема повторяет входной сигнал? В такой конфигурации выглядит она очень странно (по крайней мере, для меня).

Сначала немного уравнений:

op_eq

1 — основное равенство для операционного усилителя, охваченного ОС — напряжения на входах равны.
2 — ключ разомкнут, сопротивление входа ОУ очень велико по сравнению с сопротивлением R3, и потому напряжение на неинвертирующем входе равно Uвх. В согласии с первым равенством, для равновесия схемы то же самое напряжение должно присутствовать и на инвертирующзем входе.
3 — по классическим правилам анализа схем считаем, что в узле заряды накапливаться не могут. Потому сколько тока в него втекает, столько и вытекает. Во вход ОУ ток не течет, так как его сопротивление чрезвычайно велико.
4, 5 — выражения для токов через резисторы.
6 — магия. Поскольку на инвертирующем входе ОУ тот же потенциал, что и на входе схемы, то через R1 ток не течет! Но тогда, в согласии с п. 3, через R2 ток тоже не течет. Что возможно только если на выходе то же напряжение, что и на входе!

В рот мне ноги, это работает! И даже объясняется теорией.

P.S.

Вторая схема из Горовица и Хилла (по самой первой ссылке) объясняется еще проще — на неинвертирующий вход непосредственно подается входное напряжение. В остальном то же самое.

Рубрики:Analog circuits
  1. 03/04/2013 в 10:36

    Если внимательно посмотреть на схему, то видно, что у неё есть недостаток: напряжение смещения ОУ усиливается за счет ООС R1-R2. Если R1 убрать как в «классическом» повторителе, то обратной связи по Voffset нет, и напряжение передается точнее.

  2. Elektronium
    12/02/2013 в 14:32

    Тоже восхитился этой схемой, когда читал ХХ в первый раз, а потом эту схему даже применил. Работа этой схемы объясняется без формул, если ее упростить, предположив, что перед нами идеальный ОУ. Т.к. входы ток не потребляют, то R3 пренебрежимо мало по сравнению с входным сопротивлением ОУ, поэтому его можно замкнуть. При этом R1 оказывается подключен параллельно входам ОУ, а т.к. потенциалы входов равны, то ток через R1 не течет, и R1 можно выбросить. R2 замыкаем по той же причине, что и R3. В результате получаем обыкновенный повторитель.

    • YS
      12/02/2013 в 19:40

      Тоже хорошее объяснение. Но я до него не додумался — когда стал в тупик, начал выводить формулы.🙂

  1. No trackbacks yet.

Добавить комментарий

Заполните поля или щелкните по значку, чтобы оставить свой комментарий:

Логотип WordPress.com

Для комментария используется ваша учётная запись WordPress.com. Выход / Изменить )

Фотография Twitter

Для комментария используется ваша учётная запись Twitter. Выход / Изменить )

Фотография Facebook

Для комментария используется ваша учётная запись Facebook. Выход / Изменить )

Google+ photo

Для комментария используется ваша учётная запись Google+. Выход / Изменить )

Connecting to %s