Неинвертирующий усилитель и схема его включения с ООС

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

Неинвертирующий усилитель можно получить путем заземления входного со­противления R₁ в схеме инвертирующего усилителя. При этом входной сигнал должен подаваться на неинвертирующий вход.

Усилитель содержит последовательную отрицательную обратную связь по напряжению, создаваемую на резисторе R_ос и поданную на инвертирующий вход.

Полное входное сопротивление всей схемы оказывается высоким, т. к. единственным путем для тока между входом и землей является высокое полное входное сопротивление ОУ.

Сопротивления R₁ и R_ос образуют делитель напряжения с очень малой нагрузкой, т. к. ток, необходимый для управления усилителем, очень мал ( I_см >> 0 ).

Поэтому через R₁ и R_ос течет одинаковый ток и напряжение, приложенное к инвертирующему входу, равно:U_вх.инв = U_выхR₁/R₁+R_ос

Напряжение обратной связи снимается с делителя напряжения, который об­разован резистором обратной связи R_ОС и резистором входного контура R₁. Это напряжение U_(-)равно:U_- = [R₁/(R₁+R_OC)]U_ВЫХ(1)

Для идеального ОУ входное дифференциальное напряжение ΔU равно нулю, следовательно, U_BX = U_- и выражение (1) можно представить в виде:U_ВЫХ = (1+R_OC/R₁)U_ВХ. Этим уравнением определяется назначение усилителя - усиливать, не изме­няя знака входного сигнала. Коэффициент усиления с контуром обратной связи равен К = (1+R_OC/R₁).

Входной импеданс такой схемы Z_BX очень большой и выражается: Z_ВХ ≈ Z_ВХ∙[R₁/(R₁ + R_OC)]A,

где Z_ВХ - входной импеданс реального ОУ (порядка 10 МОм).

Выходной импеданс схемы Z_ВЫХ стремится к нулю, если коэффициент усиления операционного усилителя с разорванной петлей ОС становится очень большим. Т. о., операционный усилитель, используемый в неинверти­рующей схеме, может являться буфером между схемами на входе и выходе.

Особым является случай, когда R_OC = 0, а резистор R₁ во входной цепи отсут­ствует. При этом U_ВЫХ = U_BX, Z_ВХ =Z ^* ∙ А, Z_ВЫХ – Z_ВЫХ^*/А, где Z_ВЫХ^* - вы­ходной импеданс реального ОУ. Такая схема называется повторителем напряже­ния, т. к. коэффициент усиления по напряжению для нее =1. Эта схема используется для преобразования импеданса и может иметь большой коэффици­ент усиления по мощности.

Логические элементы

Логический элемент - это электронное устройство, предназначенное для обработки информации представленной в виде двоичных кодов, отображаемых напряжением (сигналом) высокого и низкого уровня.

Логические элементы могут выполнять логические функции в режимах положительной и отрицательной логики. В режиме положительной логики логической единице соответствует высокий уровень напряжения, а логическому нулю - низкий уровень напряжения. В режиме отрицательной логики логической единице соответствует низкий уровень напряжения, а логическому нулю - высокий.

Условное графическое обозначение логического элемента представляет собой прямоугольник, внутри которого ставится изображение указателя функции. Входы изображают линиями с левой стороны прямоугольника, выходы элемента - с правой стороны. При необходимости разрешается располагать входы сверху, а выходы снизу. У логических элементов И, ИЛИ может быть любое начиная с двух количество входов и один выход. У элемента НЕ один вход и один выход.

Логический элемент «И» - конъюнкция, логическое умножение, AND.Такую операцию обозначают символом /\ или значком умножения (·). Если все входные переменные равны 1, то и функция Y=X1·X2 принимает значение логической 1. Если хотя бы одна переменная равна 0, то и выходная функция будет равна 0.

Наглядно логическая функция характеризуется таблицей, называемой таблицей истинности, содержащая всевозможные комбинации входных переменных Х и соответствующие им значения функции Y.Таблица истинности для элемента 2И показывает, что на выходе элемента будет логическая единица лишь в том случае, если логические единицы будут одновременно на первом входе И на втором входе. В остальных трех возможных случаях на выходе будет ноль.

На западных схемах значок элемента «И» имеет прямую черту на входе и закругление на выходе. На отечественных схемах — прямоугольник с символом «&».

Логический элемент «ИЛИ» - дизъюнкция, логическое сложение, OR:«ИЛИ» - логический элемент, выполняющий над входными данными операцию дизъюнкции или логического сложения. Выпускается с двумя, тремя, четырьмя и т. д. входами и с одним выходом.

Такую операцию обозначают: Y = X₁ + X₂ или Y = X₁ V X₂.

Таблица истинности для элемента «2ИЛИ» показывает, что для появления на выходе логической единицы, достаточно чтобы логическая единица была на первом входе ИЛИ на втором входе. Если логические единицы будут сразу на двух входах, на выходе также будет единица.

На западных схемах значок элемента «ИЛИ» имеет закругление на входе и закругление с заострением на выходе. На отечественных схемах — прямоугольник с символом «1».