Упрощенная принципиальная схема неинвертирующего усилителя на ОУ приведена на рисунке 6.8.

Рисунок 6.8. Неинвертирующий усилитель на ОУ

Нетрудно показать, что в неинвертирующем усилителе ОУ охвачен ПООСН. Поскольку U_>вх и U_>ос подаются на разные входы, то для идеального ОУ можно записать:

U_>вх = U_>выхR_>1/(R_>1 + R_>ос),

откуда коэффициент усиления по напряжению неинвертирующего усилителя:

K_{>U неинв} = 1 + R_>ос/R_>1,

или

K_{>U неинв} = 1 + |K_>U инв|.

Для неинвертирующего усилителя на реальном ОУ полученные выражения справедливы при глубине ООС F>10.

Входное сопротивление неинвертирующего усилителя R_{>вх неинв} велико и определяется глубокой последовательной ООС и высоким значением R_>вхОУ:

R_{>вх неинв} = R_>вхОУ·F = R_>вхОУ·K_>U ОУ/K_{>U неинв}.

Выходное сопротивление неинвертирующего усилителя на ОУ определяется как для инвертирующего, т.к. в обоих случаях действует ООС по напряжению:

R_{>вых неинв} = R_>выхОУ/F = R_>выхОУ/K_{>U неинв}/K_>U ОУ.

Расширение полосы рабочих частот в неинвертирующем усилителе достигается также, как и в инвертирующем, т.е.

f_>вОС = f_>T/K_{>U неинв}.

Для снижения токовой ошибки в неинвертирующем усилителе, аналогично инвертирующему, следует выполнить условие:

R_>г = R_>1∥R_>ос.

Неинвертирующий усилитель часто используют при больших R_>г (что возможно за счет большого R_{>вх неинв}), поэтому выполнение этого условия не всегда возможно из-за ограничения на величину номиналов резисторов.

Наличие на инвертирующем входе синфазного сигнала (передаваемого по цепи: неинвертирующий вход ОУ ⇒ выход ОУ ⇒ R_>ос ⇒ инвертирующий вход ОУ) приводит к увеличению U_>ош, что является недостатком рассматриваемого усилителя.

При увеличении глубины ООС возможно достижение K_{>U неинв}=1, т.е. получение неинвертирующего повторителя, схема которого приведена на рисунке 6.9.

Рисунок 6.9. Неинвертирующий повторитель на ОУ

Здесь достигнута 100% ПООСН, поэтому данный повторитель имеет максимально большое входное и минимальное выходное сопротивления и используется, как и любой повторитель, в качестве согласующего каскада. Для неинвертирующего повторителя можно записать:

U_>ош ≈ U_>см + I_>вх срR_>г ≈ I_>вх срR_>г,

т.е. напряжение ошибки может достигать довольно большой величины.

На основе рассмотренного неинвертирующего УПТ также возможно создание усилителя переменного тока путем включения на вход и выход разделительных конденсаторов, номиналы которых определяются исходя из заданного коэффициента частотных искажений M_>н (см. подраздел 2.5).

Помимо инвертирующего и неинвертирующего усилителей на основе ОУ выполняются различные варианты УУ, некоторые из них будут рассмотрены ниже.

На основе ОУ может быть выполнен разностный (дифференциальный) усилитель, схема которого приведена на рисунке 6.10.

Рисунок 6.10. Разностный усилитель на ОУ

Разностный усилитель на ОУ можно рассматривать как совокупность инвертирующего и неинвертирующего вариантов усилителя. Для U_>вых разностного усилителя можно записать:

U_>вых = K_>U инвU_>вх>1 + K_{>U неинв}U_>вх>2R_>3/(R_>2 + R_>3).

Как правило, R_>1=R_>2 и R_>3=R_>ос, следовательно, R_>3/R_>2=R_>ос/R_>1=m. Раскрыв значения коэффициентов усиления, получим: