7. Ikke-inverterende forstærker
AKTUEL - 7. Ikke-inverterende forstærker
TIDLIGERE - 6. Computer Simulering af Op-amp kredsløb
Ikke-inverterende forstærker
Figur 29 - Den ikke-inverterende forstærker
Figur 29 (a) illustrerer ikke-inverterende forstærker, og figur 29 (b) viser det ækvivalente kredsløb.
Indgangsspændingen påføres gennem R1 ind i den ikke-inverterende terminal.
7.1 indgangs- og udgangsresistans
input modstand af denne forstærker findes ved at bestemme Thevenin-ækvivalenten af indgangskredsløbet. Belastningsmodstanden er normalt sådan, at Rbelastning >> Ro. Hvis dette ikke var sandt, ville den effektive gevinst blive reduceret og den effektive værdi af Ro ville være den parallelle kombination af Ro med Rbelastning. Lad os igen definere og R 'F = RF + Ro. Vi skal forsømme R1, da det er så meget mindre end Rin. Nu siden Rbelastning >> Ro, kan vi reducere figur 29 (a) til den forenklede form af figur 30 (a).
Figur 30 - Reducerede kredsløb for inputmodstand
Vi finder Thevenin-ækvivalenten af kredsløbet omgivet af den elliptiske kurve, hvilket resulterer i Figur 30 (b). I figur 30 (c) er modstanden til højre for 2Rcm er givet af v/jeg'. For at evaluere dette, skriver vi en loop-ligning for at opnå
(53)
Derfor,
(54)
Indgangsresistensen er den parallelle kombination af denne mængde med 2Rcm.
(55)
Husk det, R 'F = RF + Roog Rbelastning >> Ro. Hvis vi kun beholder de mest betydningsfulde vilkår og bemærker det Rcm er stor, sammenligner ligning (55) til
(56)
hvor vi igen bruger nulfrekvens spændingsforstærkning, Go.
Ligning (56) kan bruges til at finde input modstanden i 741 op-amp. Hvis vi erstatter parameterværdierne som angivet i tabel 1, bliver Equation (56)
Vi bruger igen de antagelser, som Rcm er stor, det er R 'F » RF , R 'A » RA. Derefter angives udgangsbestandigheden af en 741 op-amp ved
(57)
EKSEMPEL
Beregn inputresistensen for enhedsforstærkeren som vist i Figur 31 (a).
Figur 31 - Unity-gain-tilhænger
Opløsning: Det ækvivalente kredsløb er vist i figur 31 (b). Da vi antager nulfrekvensforstærkningen, Go, og common-mode modstanden, Rcm, er høje, vi kan forsømme udtrykket 
sammenlignet med (1 +Go)Ri. Ligning (57) kan ikke bruges siden RA = 0. Indtastningsmodstanden gives derefter af
Dette er typisk lig med 400 MΩ eller mere, så vi kan forsømme R1 (dvs. sæt R1 = 0).
7.2 Spændingsgevinst
Vi ønsker at bestemme spændingsgevinsten, A+ for den ikke-inverterende forstærker i figur 32 (a).
Figur 32 - Ikke-inverterende forstærker
Denne gevinst er defineret af
(58)
Det ækvivalente kredsløb er vist i figur 32 (b). Hvis vi antager RF>>Ro, Rbelastning>>Ro og kredsløbet kan reduceres til det, der er vist i figur 32 (c). Hvis vi definerer yderligere, så viser Figur 32 (d).
De antagne betingelser er ønskelige for at forhindre reduktion af den effektive gevinst. Betjeningen af at tage Thevenin-ækvivalenterne ændrer den afhængige spændingskilde og drivspændingskilden som i figur 32 (d). Noter det
(59)
Udgangsspændingen er givet af
(60)
Vi kan finde i ved at anvende KVL på kredsløbet i figur 32 (d) for at opnå
(61)
(62)
hvor
, 
antyde 
.
Løsning for den nuværende, i, får vi
(63)
Spændingsforøgelsen er givet ved forholdet mellem udgang og indgangsspænding.
(64)
Som en kontrol af dette resultat kan vi reducere modellen til den ideelle op-amp. Vi bruger nulfrekvensforstærkningen, Go, i stedet for G i ligning (64) og også de følgende ligeværdier.
(65)
Når vi lader 
, Bliver ligning (64)
(66)
som er i overensstemmelse med resultatet for den idealiserede model.
Eksempel
Find gevinsten af enhedsforstærkeren som vist i Figur 33.
Figur 33 - Unity gain followerOpløsning: I dette kredsløb, 
, R 'A = 2Rcmog RF << R 'A. Vi antager det Go er stor, 
, og vi sætter R1 = RF. Ligning (64) reduceres derefter til
(67)
so vud = vin som forventet.
7.3 multiple-input forstærkere
Vi udvider de tidligere resultater til tilfældet med den ikke-inverterende forstærker med flere spændingsindgange. Figur 34 viser en ikke-inverterende forstærker med flere indgange.
Figur 34 - Multiple-input ikke-inverterende forstærker
Hvis input v1, v2, v3, ..., vn påføres gennem input modstand R1, R2, R3, ..., Rn, opnår vi et specielt tilfælde af det generelle resultat afledt i kapitel "Ideelle driftsforstærkere" som følger:
(68)
Vi vælger
(69)
for at opnå bias balance. Outputmodstanden findes fra ligning (52).
Som et specifikt eksempel, lad os bestemme udgangsspændingen for den to-indgangssommer i figur 35.
(35)
Udgangsspændingen findes fra ligning (68) som følger:
(70)
Vi vælger 
for at opnå bias balance. Hvis vi antager RF = R1 = R2 = RA, så falder ligning (70) til vud = v1 + v2, som er en enhed-vinder to-input sommer.