Inverterende forstærker-TINA og TINACloud

Figur 36 (a) illustrerer en inverterende forstærker. Figur 36 (b) viser det tilsvarende kredsløb ved hjælp af den op-amp-model, der blev udviklet tidligere i dette kapitel.

Figur 36 - Inverterende forstærker

8.1 indgangs- og udgangsresistens

Figur 36 (b) er reduceret til figur 37 (a) hvis vi lader,

Figur 37 - Forenklet inverterende forstærkermodel

Det er rimeligt at antage, at disse uligheder er gældende, fordi hvis de ikke var sande, ville outputen indlæse inputen, og gevinsten ville blive reduceret.

Et spændingsdelingsforhold kan bruges til at give

(71)

og en loopligning giver

(72)

Indgangsresistensen, R_in, fås fra figur 37 (b), hvor vi har erstattet den afhængige kilde med en tilsvarende modstand. Værdien af denne modstand er v_-/jeg" som findes fra ligning (72). For store G (Dvs. ), er den højeste modstand i figur 37 (b) ca. nul, og .

Outputmotstanden for inverteringsforstærkeren er den samme som den for den ikke-inverterende forstærker. Dermed,

(73)

8.2 Spændingsgevinst

Vi bruger de tilsvarende kredsløb i figur 36 (b) og figur 37 (a) til at bestemme spændingsforstærkning. Den inverterende input gain, A_-= v_ud/v_in, opnås fra kredsløbet i figur 37 (a) ved igen at lave de samme antagelser, som vi lavede til at finde udgangsbestandigheden.

Disse antagelser reducerer kredsløbet til det, der er vist i figur 38 (a), hvor vi har ændret spændingskilden i serie med en modstand mod en strømkilde parallelt med en modstand. Modstandene kan derefter kombineres for at give kredsløbet i figur 38 (b). Endelig konverteres den aktuelle kilde tilbage til spændingskilden for at give det forenklede kredsløb i figur 38 (c).

Løkke ligningen for dette kredsløb er givet af

(74)

Siden v_ud = G_ov_d, den omvendte spændingsforøgelse er

(75)

Figur 38 (dele a, b, c) - Inverterende input gain

Vi kan bekræfte dette resultat i forhold til forstærkningen af den ideelle op-amp ved at gøre tilnærmelserne: R_A << 2R_cm , G >> 1. Så

(76)

Dette er det samme som det resultat, der blev fundet tidligere for den forenklede model.

8.3 multiple-input forstærkere

(39)

Hvis spændingerne v_a, v_b, ..., v_m anvendes på summekrydset (inverterende indgang til op-amp) gennem modstande R_a, R_b, ..., R_m, henholdsvis som vist i figur 39, er udgangsspændingen

(77)

For at opnå bias balance vælger vi

(78)

Lad os definere

(79)

Udgangsbestandigheden er da

(80)

Antag nu at kun to indgange bruges. Udgangsspændingen er da

(81)

Indgangsmodstanden på v_a er omtrent lig med R_a, og input modstanden på v_b er ca R_b. Vi kan gøre dette kredsløb til en enhed-gain to-input sommer med en udgangsspænding på

(82)

ved indstilling R_F = R_a = R_b. Modstanden fra den ikke-inverterende indgangsterminal til jorden er valgt for at opnå biasbalance. Dermed, R₁ = R_F/ 3, og vi har

(83)

En equal-gain (dvs. ikke enhed) to-input sommer opnås ved indstilling , . I dette tilfælde er udgangsspændingen

(84)

Indgangsmodstanden er ca. R. Da R_A = R/ 2,

(85)

If m input er opsummeret gennem lige modstande (f.eks R), er udgangsspændingen

(86)

For denne ligeværdige multiple-input-inverterende sommer er indgangsmotstanden for hver indgang ca. R. Da R_A= R/m,

(87)

(88)

Udgangsmodstanden er

(89)

Eksempel

Design og analyser en tre-input inverterende forstærker ved hjælp af en 741 op-amp hvor

og indgangsmodstanden er R_minut = 8 kΩ.

Opløsning: Vi bruger designmetoden i kapitel "Ideelle driftsforstærkere" til at finde X = 0, Y = 9, Z = -10.

Derefter

Forstærkerens forstærkningsmultiplikator er 1 +R_F/R_A= 10. Vi finder input-modstanden som følger:

Outputmodstanden er ca. 75 (10) / 10⁵ = 7.5 mΩ. For at opnå bias balance, sætter vi

TIDLIGERE - 7. Ikke-inverterende forstærker

NÆSTE-9. Differential opsummering