6.ZpetnaVazbaAJejiVyuziti

Vstupní impedanci invertujícího zapojení určíme ze zobecněného Ohmova zákona

,

ze kterého vidíme, že její hodnota není již neomezeně velká, tak jako v případě diferenčního (vstupního) odporu ideálního zesilovače. Výstupní impedance je nulová.

Odvoďte napěťový přenos invertujícího zesilovače s ideálním operačním zesilovačem užitím vztahu pro celkový přenos obvodu se zpětnou vazbou.

♦

Pro paralelní napěťovou zpětnou vazbu zavedenou přes impedanci z výstupu na invertující vstup operačního zesilovače a její přenos platí

.

Z 1. Kirchhoffova zákona pro uzel na vstupu zesilovače na obr. 6.9 platí

a přenos zpětovazební cesty je

.

Ideální operační zesilovač má nekonečně velké zesílení, takže přenos přímé cesty je neomezený a celkový přenos je dán přenosem zpětnovazební cesty

.

Bezrozměrný napěťový přenos pak získáme dosazením za proud do zobecněného Ohmova zákona a úpravou celkového přenosu

do tvaru

.

• Neinvertující zesilovač s ideálním operačním zesilovačem

Neinvertující zesilovač získáme doplněním ideálního operačního zesilovače o sériovou napěťovou zpětnou vazbu zařazením impedance mezi výstup a neinvertující vstup zesilovače, která s impedancí tvoří dělič napětí, viz obr. 6.10.

Napěťový přenos zesilovače určíme přímou aplikací Kirchhoffových zákonů. Z 1. Kirchhoffova zákona pro uzel na vstupu zesilovače platí pro kladný referenční proud orientovaný z uzlu

.

Ideální zesilovač má nekonečně velký diferenční (vstupní) odpor, takže proud je nulový a platí tedy

.

Pro smyčku na vstupu zesilovače podle 2. Kirchhoffova zákona platí pro kladný oběh smyčky zvolený ve směru hodinových ručiček

Obr. 6.10 Zapojení neinvertujícího operačního zesilovače

a zpětnovazební smyčku

.

Ideální zesilovač má diferenční napětí nulové (virtuální zkrat), což zjednoduší zápis rovnice první smyčky. Aplikací zobecněného Ohmova zákona a 1. Kirchhoffova zákona na obě smyčky dostaneme

a

.

Dosazením těchto napětí do vztahu pro napěťový přenos obdržíme rovnici

.

Z definice napěťového přenosu plyne, že neinvertující zapojení zesilovače, pokud je zpětná vazba kmitočtově nezávislá, zachovává fázi budícího napětí . Zpětná vazba je záporná, protože výstupní napětí je přivedeno na neinvertující vstup operačního zesilovače.

Vstupní impedance neinvertujícího zapojení je stejná jako diferenční (vstupní) odpor ideálního zesilovače, čili nekonečně velká a výstupní impedance je nulová.

Jak již bylo úvodem zmíněno, ideální operační zesilovač je elektronický prvek modelovaný zdrojem napětí řízeným napětím, tedy aktivním dvojbranem se závislým zdrojem. Jeho technická realizace, reálný operační zesilovač je neautonomní dvojbran, který vyžaduje ke své činnosti externí napájení ze souměrného stejnosměrného zdroje napětí o velikosti napětí . Z tohoto důvodu je v dalším textu u schematické značky operačního zesilovače kresleno i napájecí napětí, které se objeví na jeho výstupu, a to v polaritě dle jeho zapojení, jestliže absolutní hodnota součinu zesílení a vstupního napětí vyhoví podmínce . Poznamenejme, že podmínka je splněna jen za předpokladu, že zanedbáme úbytky napětí na prvcích obvodu, pomocí kterých v technické praxi realizujeme operační zesilovač. Zesilovač je potom v saturaci a přestává pracovat jako lineární prvek. Kladné saturaci odpovídá a záporné .