7. Neinvertující zesilovač
AKTUÁLNÍ - 7. Neinvertující zesilovač
PREVIOUS- 6. Počítačová simulace op-amp obvodů
Neinvertující zesilovač
Obrázek 29 - Neinvertující zesilovač
Obrázek 29 (a) ilustruje neinvertující zesilovača Obrázek 29 (b) ukazuje ekvivalentní obvod.
Vstupní napětí je aplikováno přes R1 do neinvertujícího terminálu.
Vstupní a výstupní rezistory 7.1
Projekt vstupní odpor tohoto zesilovače se zjistí určením ekvivalentu Theveninu vstupního obvodu. Odpor zátěže je obvykle takový, že Rzatížení >> Ro. Pokud by tomu tak nebylo, efektivní zisk by byl snížen a efektivní hodnota Ro by bylo paralelní kombinací Ro s Rzatížení. Pojďme znovu definovat a R 'F = RF + Ro. Zanedbáme R1, protože je mnohem menší než Rin. Od té doby Rzatížení >> Ro, můžeme snížit obrázek 29 (a) na zjednodušenou formu obrázku 30 (a).
Obrázek 30 - Omezené obvody pro vstupní odpor
Nacházíme Theveninův ekvivalent obvodu obklopeného eliptickou křivkou, což má za následek obr. 30 (b). Na obrázku 30 (c), odpor vpravo od 2Rcm darováno v/i '. Abychom to mohli vyhodnotit, zapíšeme rovnici smyčky, kterou chceme získat
(53)
Proto,
(54)
Vstupní odpor je paralelní kombinací tohoto množství s 2Rcm.
(55)
Odvolej to , R 'F = RF + Ro, a Rzatížení >> Ro. Pokud si ponecháme jen ty nejvýznamnější termíny a všimneme si toho Rcm je velký, rovnice (55) snižuje na
(56)
kde opět použijeme nulové frekvenční zesílení napětí, Go.
Rovnice (56) může být použita k nalezení vstupního odporu 741 op-amp. Pokud nahradíme hodnoty parametrů uvedené v tabulce 1, stane se rovnice (56)
Opět použijeme předpoklady, které Rcm je velký, to znamená R 'F » RF a R 'A » RA. Potom je dán výstupní odpor 741 op-amp
(57)
PŘÍKLAD
Vypočítejte vstupní odpor pro sledovač zisků jednoty zobrazený na obrázku 31 (a).
Obrázek 31 - Následovník Unity-gain
Řešení: Ekvivalentní obvod je znázorněn na obrázku 31 (b). Vzhledem k tomu, že předpokládáme zisk nulové frekvence, Goa rezistence ve společném režimu, Rcm, jsou vysoké, můžeme termín zanedbávat 
ve srovnání s (1 +Go)Ri. Rovnice (57) nelze použít RA = 0. Vstupní odpor je pak dán
To je obvykle rovno 400 MΩ nebo více, takže můžeme zanedbávat R1 (tj. set R1 = 0).
Zisk napětí 7.2
Chceme určit napěťový zisk, A+ pro neinvertující zesilovač z obrázku 32 (a).
Obrázek 32 - Neinvertující zesilovač
Tento zisk je definován
(58)
Ekvivalentní obvod je znázorněn na obrázku 32 (b). Jestli to předpokládáme RF>>Ro, Rzatížení>>Ro a obvod může být redukován na obvod uvedený na obrázku 32 (c). Pokud budeme dále definovat, pak výsledek 32 (d).
Předpokládané podmínky jsou žádoucí, aby se zabránilo snížení efektivního zisku. Operace odebírání ekvivalentů Theveninu modifikuje závislý zdroj napětí a zdroj hnacího napětí jako na obrázku 32 (d). Všimněte si, že
(59)
Výstupní napětí je dáno hodnotou
(60)
Najdeme i aplikováním KVL na obvod z obr. 32 (d) pro získání
(61)
(62)
kde
a 
což znamená 
.
Řešení pro proud, i, dostaneme
(63)
Zisk napětí je dán poměrem výkonu ke vstupnímu napětí.
(64)
Jako kontrolu tohoto výsledku můžeme model redukovat na ideální op-amp. Používáme zisk nulové frekvence, Go, namísto G v rovnici (64) a také následujících rovnic.
(65)
Když necháme 
, Rovnice (64) se stane
(66)
s výsledkem idealizovaného modelu.
Příklad
Najděte zisk následovníka zisku jednoty, který je znázorněn na obrázku 33.
Obrázek 33 - následovník jednotyŘešení: V tomto okruhu 
, R 'A = 2Rcm, a RF << R 'A. Předpokládáme, že Go je velký, 
, a my jsme R1 = RF. Rovnice (64) se poté sníží na
(67)
so vout = vin podle očekávání.
Vícenásobné vstupní zesilovače 7.3
Předchozí výsledky rozšiřujeme na případ neinvertujícího zesilovače s více napěťovými vstupy. Obrázek 34 zobrazuje neinvertující zesilovač s více vstupy.
Obrázek 34 - Vícenásobný neinvertující zesilovač
Pokud vstupy v1, v2, v3, ..., vn jsou aplikovány prostřednictvím vstupních odporů R1, R2, R3, ..., Rn, získáme speciální případ obecného výsledku odvozeného v kapitole „Ideální operační zesilovače“ takto:
(68)
Vybíráme si
(69)
dosažení rovnováhy. Výstupní odpor se nachází v rovnici (52).
Jako specifický příklad, určme výstupní napětí dvou vstupního léta z obrázku 35.
(35)
Výstupní napětí se nachází v rovnici (68) takto:
(70)
Vybíráme si 
dosažení rovnováhy. Jestli to předpokládáme RF = R1 = R2 = RA, potom rovnice (70) sníží na vout = v1 + v2, což je jednota-zisk dvou vstupů léto.