Корпус DIP-8 или SMD выбирайте в зависимости от монтажа. Для тестовых измерений подайте синусоиду 1 кГц и проверьте осциллографом отсутствие искажений. При перегреве или самовозбуждении уменьшите нагрузку или добавьте RC-цепочку на выходе.
Конструкция и функционирование устройства на базе ОУ
Для построения инвертирующего варианта подключите входной сигнал к минусовому входу через резистор R1, а обратную связь – через R2. Коэффициент передачи определяется соотношением K = -R2/R1. Выбирайте номиналы от 1 кОм до 100 кОм для минимизации шумов.
Типовые ошибки при сборке
Параметры для неинвертирующего включения
Подайте сигнал на плюсовой вход, а делитель R1-R2 соедините с минусом. Формула усиления: K = 1 + R2/R1. Для стабильности частотной характеристики добавьте конденсатор 10-100 пФ параллельно R2.
Как собрать инвертирующий усилитель на ОУ: расчёт коэффициента усиления
Для построения инвертирующего каскада потребуются два резистора: R1 (входной) и R2 (обратной связи). Выходной сигнал будет противоположен по фазе входному, а его амплитуда зависит от соотношения R2/R1.
Формула для расчёта
Коэффициент усиления (K) определяется по формуле: K = −R2 / R1. Знак минус указывает на инверсию сигнала. Например, при R1 = 1 кОм и R2 = 10 кОм, K = −10.
Практические рекомендации
1. Выбирайте R1 в диапазоне 1–100 кОм для минимизации влияния входных токов.
2. Учитывайте пределы напряжения питания микросхемы: выходной сигнал не должен превышать этих значений.
3. Для стабильности работы добавьте конденсатор 10–100 пФ параллельно R2, если возникают высокочастотные колебания.
Пример расчёта: для усиления в 5 раз с R1 = 2.2 кОм, R2 = 11 кОм (K = −11/2.2 = −5).
Почему нелинейные искажения минимальны в неинвертирующей конфигурации
Главная причина – глубокий уровень отрицательной обратной связи (ООС), который снижает коэффициент гармоник (THD) до значений ниже 0.01%. ООС компенсирует нелинейность активных элементов, подавляя искажения за счет высокого коэффициента усиления разомкнутого контура.
Факторы, влияющие на подавление искажений
1. Высокое входное сопротивление (до 1 ТОм) исключает перегрузку источника сигнала, предотвращая дополнительные гармоники. Входной каскад работает в линейном режиме без искажений формы сигнала.
2. Отсутствие синфазного напряжения на инвертирующем входе. В отличие от инвертирующего включения, здесь нет перекрестных искажений, вызванных разностью потенциалов между входами.
Практические рекомендации
• Выбирайте модели с малым входным током смещения (менее 1 нА) для снижения интермодуляционных искажений.
• Применяйте резисторы обратной связи с допуском 1% – это уменьшает асимметрию в дифференциальном каскаде.
• Для частот выше 10 кГц используйте прецизионные компоненты с низкой паразитной емкостью (менее 5 пФ).
Экспериментальные замеры показывают, что THD в неинвертирующем включении на 20-40 дБ ниже по сравнению с инвертирующим при одинаковых условиях.
Сборка инвертирующего звена с расчётом коэффициента передачи
Для построения контура с отрицательной обратной связью потребуются два резистора: R1 (входной) и R2 (в цепи ОС). Передаточная характеристика определяется соотношением R2/R1. Например, при R1=10 кОм и R2=100 кОм получим K=-10.
Порядок монтажа
- Подключите входной сигнал через R1 к инвертирующему входу микросхемы.
- Установите R2 между выходом и тем же входом.
- Соедините неинвертирующий вход с землёй через резистор 1-10 кОм для компенсации токов смещения.
Критерии выбора компонентов
- Сопротивление R1: 1-100 кОм (слишком низкие перегружают источник, высокие увеличивают шумы).
- Соотношение R2/R1: не более 100 для стабильности характеристики.
- Мощность резисторов: 0.125-0.25 Вт для большинства применений.
Проверьте работоспособность: подайте сигнал 0.1 В на вход – на выходе должно быть -1 В при K=-10. Если наблюдается искажение, уменьшите амплитуду или измените номиналы.
