2. Den omvendte forstærker
STRØM - 2. Den inverterende forstærker
TIDLIGERE - 1. Ideelle op-ampere
Den omvendte forstærker
Figur 3- Den inverterende op-amp
Figur 3 (a) illustrerer en inverterende forstærker med feedbacken, og figur 3 (b) viser det ækvivalente kredsløb til dette ideelle inverterende op-amp kredsløb. Vi har brugt egenskaberne af den ideelle op-amp til at modellere op-amp-indgangen som et åbent kredsløb. Den kontrollerede kilde er Gvd, men under de givne forudsætninger må vi ikke bruge disse oplysninger eksplicit. Vi ønsker at løse for udgangsspændingen, vud, hvad angår indgangsspændingen, va. Vi skriver ligninger for v+ , v- og sæt derefter disse udtryk lige i forhold til hinanden. Siden den igangværende gennem R er nul,
(12)
Også Kirchhoffs node ligning ved v- udbytter,
(13)
Siden v+ = v- , v+ = 0, så v- er også nul. Derfor har vi en ligning i to ukendte, va , vud, så vi kan løse for lukket loop gain som,
(14)
Bemærk at den lukkede løbe gevinst, vud /va, er negativ (inverteret) og er kun afhængig af forholdet mellem to modstande, RF /Ra. Det er uafhængigt af den meget høje åben-loop gevinst, G. Dette ønskelige resultat skyldes brugen af tilbagemelding af en del af udgangsspændingen for at trække fra indgangsspændingen. Feedback fra output til input gennem RF tjener til at drive differensspændingen, vd = v+ - v-, tæt på nul. Da den ikke-inverterende indgangsspænding, v+, er nul, giver feedbacken effekten af kørsel v- til nul. Derfor, ved indgangen til op-amp,
(15)
Uanset hvor komplekst det ideelle op-amp-kredsløb er, kan ingeniøren hurtigt analysere (og snart designe) op-amp-systemer ved at følge denne enkle procedure.
Vi kan nu udvide dette resultat til flere indgange.
Figur 4-Op-amp-kredsløb
Forstærkeren vist i figur (4) frembringer en udgang, som er en negativ vægtet summation af flere indgangsspændinger.
Siden den igangværende gennem R er nul, v+ = 0. Node ligningen ved den inverterende input terminal er givet ved ligning (16):
(16)
Siden v+ = v-, derefter v+ = 0 = v- og vi finder vud hvad angår inputene som følger:
(17)
Udvidelsen til n input er ligetil.
ANSØGNINGER
Analyser følgende kredsløb ved hjælp af TINACloud kredsløbssimulatoren til at bestemme Vud i form af input spændinger ved at klikke på nedenstående links.