7. Неинвертиращ усилвател
ТОК - 7. Неинвертиращ усилвател
ПРЕДИШЕН - 6. Компютърно симулиране на схеми на Op-amp
Неинвертиращ усилвател
Фигура 29 - Неинвертиращият усилвател
Фигура 29 (а) илюстрира неинвертиращ усилватели Фигура 29 (b) показва еквивалентната схема.
Входното напрежение се прилага чрез R1 в неинвертиращия терминал.
7.1 входни и изходни съпротивления
- входно съпротивление на този усилвател се намира чрез определяне на еквивалента на Thevenin на входната верига. Съпротивлението на натоварването обикновено е такова, че Rнатоварване >> Ro, Ако това не е вярно, ефективната печалба ще бъде намалена и ефективната стойност на Ro ще бъде паралелната комбинация от Ro с Rнатоварване. Нека отново дефинираме и R 'F = RF + Ro, Ние ще пренебрегнем R1, тъй като е много по-малко Rin, Сега след това Rнатоварване >> Ro, можем да намалим фигура 29 (a) до опростената форма на фигура 30 (a).
Фигура 30 - Намалени вериги за входно съпротивление
Ние намираме еквивалента на Thevenin на веригата, заобиколена от елиптичната крива, което води до фигура 30 (b). На фигура 30 (c) съпротивлението вдясно от 2Rcm се дава от v/аз, За да оценим това, пишем уравнение на веригата, за да получим
(53)
Ето защо,
(54)
Входното съпротивление е паралелната комбинация от това количество с 2Rcm.
(55)
Припомнете си, че R 'F = RF + Ro, и Rнатоварване >> Ro, Ако запазим само най-значимите термини и отбележим това Rcm е голямо, уравнението (55) намалява до
(56)
където отново използваме усилването на напрежението с нулева честота, Go.
Уравнението (56) може да се използва за намиране на входното съпротивление на операционния усилвател 741. Ако заместим стойностите на параметрите, дадени в таблица 1, уравнението (56) става
Ние отново използваме предположенията, че Rcm е голям, т.е. R 'F » RF намлява R 'A » RA, Тогава изходното съпротивление на 741 op-amp се дава от
(57)
Пример
Изчислява се входното съпротивление на последователността за единично усилване, показана на фигура 31 (a).
Фигура 31 - Последовател с печалба от единство
Решение: Еквивалентната схема е показана на фигура 31 (b). Тъй като приемаме нулева честота, Goи съпротивлението при общ режим, Rcm, са високи, можем да пренебрегнем термина 
в сравнение с (1 +Go)Ri, Уравнение (57) не може да се използва оттогава RA = 0. Тогава входното съпротивление се дава от
Това обикновено е равно на 400 MΩ или повече, така че можем да пренебрегнем R1 (т.е. R1 = 0).
Усилване на напрежението 7.2
Искаме да определим коефициента на напрежение, A+ за неинвертиращия усилвател от фигура 32 (a).
Фигура 32 - Неинвертиращ усилвател
Тази печалба се определя от
(58)
Еквивалентната схема е показана на фигура 32 (b). Ако приемем RF>>Ro, Rнатоварване>>Ro и, веригата може да бъде намалена до тази, показана на Фигура 32 (c). Ако дефинираме по-нататък, тогава Фигура 32 (d) дава резултати.
Предполагаемите условия са желателни, за да се предотврати намаляване на ефективната печалба. Операцията по вземане на еквивалентите на Thevenin променя зависимия източник на напрежение и източника на управляващо напрежение, както на фигура 32 (d). Отбележи, че
(59)
Изходното напрежение се дава от
(60)
Можем да намерим i чрез прилагане на KVL към веригата от фигура 32 (d) за получаване
(61)
(62)
където
намлява 
което означава, 
.
Решаване на текущата, i, ние добиваме
(63)
Напрежението на напрежението се определя от съотношението на изхода към входното напрежение.
(64)
Като проверка на този резултат можем да намалим модела на този на идеалния операционен усилвател. Използваме усилването с нулева честота, Go, на мястото на G в уравнение (64), както и следните равенства.
(65)
Когато пуснем 
Уравнението (64) става
(66)
което е в съответствие с резултата за идеализирания модел.
Пример
Намерете коефициента на усилване на последователността на единица усилване, показан на фигура 33.
Фигура 33 - последовател на Unity gainРешение: В тази верига, 
, R 'A = 2Rcm, и RF << R 'A, Ние приемаме това Go е голям, 
, и ние заложихме R1 = RF. След това уравнение (64) се свежда до
(67)
so vот = vin както се очаква.
Усилватели за множество входове 7.3
Ние разширяваме предишните резултати до случая на неинвертиращия усилвател с множество входни напрежения. Фигура 34 показва неинвертиращ усилвател с много входове.
Фигура 34 - Многовходен неинвертиращ усилвател
Ако входовете v1, v2, v3, ..., vn се прилагат чрез входни съпротивления R1, R2, R3, ..., Rn, получаваме специален случай на общия резултат, получен в глава „Идеални операционни усилватели“, както следва:
(68)
Ние избираме
(69)
за постигане на пристрастия. Изходното съпротивление се намира от Уравнение (52).
Като конкретен пример, нека да определим изходното напрежение на лятото на два входа от фигура 35.
(35)
Изходното напрежение се намира от Уравнение (68), както следва:
(70)
Ние избираме 
за постигане на пристрастия. Ако приемем RF = R1 = R2 = RA, тогава уравнението (70) намалява до vот = v1 + v2, което е единственото усилващо лято с два входа.