Решил объяснить, зачем же нужен операционный усилитель (ОУ) в прошлом посте. Некоторые предложили свои идеи, и да, были верные ответы!

Начнем с основ: что такое операционный усилитель? Если отбросить все скучные формулировки, это усилитель постоянного тока с дифференциальным входом и одним выходом (хотя бывают и исключения) и огромным коэффициентом усиления.

Первый ОУ-микросхему создал Роб Видлар — один из отцов стабилизаторов напряжения и десятков популярных микросхем, а еще любитель овец. Роберт действительно достоин отдельного поста. Подробнее о нём можно почитать здесь (https://habr.com/ru/companies/ua-hosting/articles/368573/).

Как работает ОУ? Он воздействует своим выходом на вход через отрицательную обратную связь (ООС), выравнивая напряжения на обоих входах — как на инвертирующем (-), так и на неинвертирующем (+).

Рассмотрим пример: пусть входное напряжение равно 3В, а выходное — 1В. Усилитель определяет разницу между входами в 2В и увеличивает выходное напряжение до выравнивания напряжений на входах.

Если подключить выход напрямую к инвертирующему входу, напряжение на этих выводах станет одинаковым. Таким образом, ОУ работает как повторитель напряжения или буферный усилитель, согласуя входное сопротивление источника (в нашем случае, схемы с потенциометром) и сопротивление нагрузки (встроенного АЦП микроконтроллера).

Если вам не хватило объяснения, вот хорошая заметка про повторители (https://kipiavp.ru/pribori/povtoritel-napryajeniya.html).

В схеме из предыдущего поста ОУ служит преобразователем импеданса, позволяя “отвязаться” от схемы сервы и её влияния. Когда цепь источника имеет высокий импеданс, она производит малый ток и становится уязвимой к искажениям при подключении к нагрузке с низким импедансом. Буферный усилитель минимизирует потребляемый ток благодаря высокому входному сопротивлению и обеспечивает протекание высокого тока в нагрузку из-за низкого выходного сопротивления. Таким образом сохраняется целостность сигнала.
P.S конечно это не полный рассказ о повторителе, я не написал зачем нужно порой добавлять резистор в разрыв инвертирующего входа и выхода и другие тонкости. За ними я посоветую вам мою любимую книгу Брюса Картера "ОУ для всех" и Книгу Воловича "Схемотехника аналоговых и аналогово-цифровых устройств". Пишите про что ещё стоит рассказать?
P.P.S И да схемы повторителя можно собрать и на транзисторах, но для упрощения макета и рассказа я писал лишь про схемы на ОУ.