Инвертирующий усилитель в электронике

Устройства, имеющие в своем составе инвертирующий усилитель, широко применяются в быту и на производстве. Схемы с использованием этого элемента служат для усиления/ослабления аналоговых сигналов, применяются во многих бытовых приборах: магнитофонах, телевизорах, радиоприемниках и т.д. На производстве инвертирующий усилитель широко применяется в схемах контроля, защиты или управления работой различных узлов и механизмов. Он незаменим для многих устройств, которые работают в условиях, где необходимо максимальное быстродействие. Хорошие эксплуатационные характеристики сделали его основным элементом во многих электронных схемах. Прибор компактен, имеет встроенную защиту от перегрузок и работает в достаточно широком температурном диапазоне.

Принцип его действия достаточно простой. Он преобразует входной сигнал в соответствии с заложенным коэффициентом, инвертирует его. Иными словами, если инвертирующий усилитель имеет коэффициент усиления, равный единице, то на выходе мы получим зеркальное отражение входного сигнала. Это свойство широко используется для реализации самых различных функций: деления, умножения, суммирования и т.д.

К сожалению, на практике работа прибора отличается от идеальной. Основной проблемой оказывается дрейф выходного сигнала в районе нуля. Это происходит при несимметричном или нестабильном питании устройства или изменении температурного режима его работы. 

Это накладывает свой отпечаток на качество аналоговых преобразований и, в конечном итоге, сказывается на работе всей электроники. Инвертирующий усилитель можно спроектировать на различных элементах. К тому же существуют дополнительные решения, которые позволяют частично или полностью решить вышеуказанную проблему.

Неплохими эксплуатационными характеристиками обладает инвертирующий операционный усилитель. Это современный малогабаритный прибор, собранный по определенным принципам. Он широко применяется в усилительных каскадах самого различного назначения. В частности, он неплохо показал себя в устройствах управления электроприводом. Операционный усилитель, который используется при создании этого устройства, обладает высоким коэффициентом усиления, что позволяет реализовать самые смелые идеи. Также необходимо отметить высокое входное и низкое выходное сопротивление прибора.

К недостаткам в его использовании, кроме дрейфа сигнала в районе нуля, можно отнести нелинейность характеристики прибора при его работе в схемах регулирования. Речь идет о граничных участках, которые определяют диапазон его работы по напряжению. Если прибор входит в "насыщение", то для выхода из этого состояния ему понадобится больше времени. Это может стать критичным для схем, основным критерием работы которых является быстродействие.

Особое место занимает измерительный усилитель. Он реализует классическую схему вычитания/суммирования, может быть собран на базе операционного усилителя.

Несмотря на появление цифровых устройств, операционные усилители продолжают активно применяться при проектировании различных схем. Основными критериями при этом являются следующие: высокая надежность в работе, простота в монтаже и ремонте, небольшая стоимость прибора.