Fork me on GitHub

NGSPICE.js - неинвертирующий усилитель на ОУ

Продолжаем осваивать NGSPICE вообще и ОУ в частности.

В неинвертирующем усилителе входной сигнал подаётся на неинвертирующий вход ОУ, а ООС заведена с выхода на инвертирующий вход. Отличительными особенностями данной схемы для идеального ОУ являются:

  • бесконечно большое входное сопротивление

  • фаза сигнала на входе и на выходе совпадает

  • коэффициент усиления по напряжению 1+Rf/Rg, как не сложно догадаться он не может быть меньше 1 - усилитель с коэффициентом 1 иногда называют буфером

В следующих схемах использовалась SPICE модель операционного усилителя LT1007:

~$ wget http://cds.linear.com/docs/en/software-and-simulation/LT1007CS.txt

схема неинвертирующего усилителя | netlist | ngspice.js

screenshot

ngspice 1 -> source non-inverting.net
ngspice 2 -> dc vin -10m 10m 20u
ngspice 3 -> plot v(out) ylimit -10 10

Коэффициент усиления схемы 1+365000/365 = 1001, т.е. при 10 мВ на входе на выходе будет 10.01 В. Для красоты картинки результат округлён до 10 с помощью ylimit.

screenshot

Классическая схема включения ОУ подразумевает биполярный источник питания, в предыдущем примере это ± 15В. Если в документации к ОУ не упомянуто обратное, то однополярное питание зачастую также возможно, однако потребуются дополнительные телодвижения - например подача напряжения смещения, гальваническая развязка и понимание зачем это надо. Идея такая же как и в транзисторных схемах усилителей:

неинвертирующий усилитель с однополярным питанием | netlist | ngspice.js

screenshot

ngspice 1 -> source non-inverting-single.net
ngspice 2 -> tran 1u 0.5m
ngspice 3 -> plot v(out) v(in)

Отрицательная обратная связь (ООС) обеспечивает коэффициент усиления 1+100/50 = 3 для высокочастотных сигналов и равный единице для постоянной составляющей - в противном случае ОУ будет усиливать собственное напряжения смещения. Также несложно убедиться фаза входного и выходного сигнала совпадает. Напряжение смещение обычно задают равным половине напряжения питания.

screenshot

Коэффициент нелинейных искажений для ОУ усилителей очень низкий THD: 0.00109449 %, что является следствием сильной ООС.

ngspice 4 -> fourier 10k v(out)

Далее инвертирующий усилитель на ОУ.

links

social