Fork me on GitHub

NGSPICE.js - инвертирующий усилитель на ОУ

Продолжаем осваивать NGSPICE вообще и ОУ в частности.

В инвертирующем усилителе входной сигнал подаётся на инвертирующий вход ОУ, туда же заведена ООС, при этом неинвертирующий вход заземлён. Отличительными особенностями данной схемы для идеального ОУ являются:

  • входное сопротивление эквивалентно величине резистора Rg

  • фаза сигнала на выходе сдвинута на 180° по отношению к входному

  • коэффициент усиления по напряжению -Rf/Rg, т.е. может быть < 1 и соответственно диапазон шире чем у неинвертирующего

  • В предположении, что разность напряжений между входами ОУ равна нулю, цепь обратной связи должна работать так, чтобы поддерживать потенциал инвертирующего входа также равным нулю. Этот потенциал иногда называют виртуальной землёй

В следующих схемах использовалась SPICE модель операционного усилителя LT1007:

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

схема инвертирующего усилителя | netlist | ngspice.js

screenshot

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

Коэффициент усиления схемы 365000/365 = 1000, т.е. при 10 мВ на входе на выходе будет 10 В.

screenshot

При однополярном питании необходимо подать стабильное напряжение смещения - в простейшем случае это конденсатор C2, наличие которого повышает устойчивость системы от самовозбуждения при просадках напряжения в неидеальном источнике питания.

инвертирующий усилитель с однополярным питанием | netlist | ngspice.js

screenshot

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

Обратная связь обеспечивает коэффициент усиления 100k/50k = 2, напряжение смещение как обычно половина напряжения питания. В активном режиме напряжение в точке виртуальной земли равно напряжению смещения независимо от уровня входного сигнала. Фазы входного и выходного сигнала сдвинуты на 180°.

screenshot

Коэффициент нелинейных искажений для ОУ усилителей очень низкий THD: 5.6773e-05 %, что является следствием сильной ООС.

ngspice 4 -> fourier 10k v(out)

Далее сумматоры напряжений на ОУ.

links

social