7. Μη αναστρέψιμος ενισχυτής
ΤΡΕΧΟΝ - 7. Μη αναστρέψιμος ενισχυτής
ΠΡΟΗΓΟΥΜΕΝΟ- 6. Υπολογιστική προσομοίωση κυκλωμάτων Op-amp
Μη αναστρέψιμος ενισχυτής
Εικόνα 29 - Ο μη αναστρέψιμος ενισχυτής
Το σχήμα 29 (a) απεικονίζει το μη αναστρέψιμο ενισχυτή, και το σχήμα 29 (b) δείχνει το ισοδύναμο κύκλωμα.
Η τάση εισόδου εφαρμόζεται μέσω R1 στο μη-αναστρέψιμο τερματικό.
7.1 Αντίσταση εισόδου και εξόδου
Η αντίσταση εισόδου του εν λόγω ενισχυτή βρίσκεται με τον προσδιορισμό του ισοδύναμου Thevenin του κυκλώματος εισόδου. Η αντίσταση φορτίου είναι κανονικά τέτοια ώστε Rφορτίο >> Ro. Εάν αυτό δεν ήταν αληθές, το αποτελεσματικό κέρδος θα μειωνόταν και η πραγματική αξία του Ro θα είναι ο παράλληλος συνδυασμός του Ro με Rφορτίο. Ας ορίσουμε ξανά και Ρ 'F = RF + Ro. Θα παραμελήσουμε R1, δεδομένου ότι είναι πολύ λιγότερο από Rin. Τώρα από τότε Rφορτίο >> Ro, μπορούμε να μειώσουμε το σχήμα 29 (a) στην απλοποιημένη μορφή του σχήματος 30 (a).
Σχήμα 30 - Μειωμένα κυκλώματα για αντίσταση εισόδου
Βρίσκουμε το ισοδύναμο Thevenin του κυκλώματος που περιβάλλεται από την ελλειπτική καμπύλη, με αποτέλεσμα το σχήμα 30 (b). Στο σχήμα 30 (c), η αντίσταση στα δεξιά του 2Rcm δίνεται από v/Εγώ'. Προκειμένου να εκτιμηθεί αυτό, γράφουμε μια εξίσωση βρόχου για να αποκτήσουμε
(53)
Ως εκ τούτου,
(54)
Η αντίσταση εισόδου είναι ο παράλληλος συνδυασμός αυτής της ποσότητας με το 2Rcm.
(55)
Θυμηθείτε ότι, Ρ 'F = RF + Ro, να Rφορτίο >> Ro. Εάν διατηρήσουμε μόνο τους πιο σημαντικούς όρους και σημειώστε αυτό Rcm είναι μεγάλη, η εξίσωση (55) μειώνεται στο
(56)
όπου και πάλι χρησιμοποιούμε το κέρδος τάσης μηδενικής συχνότητας, Go.
Η εξίσωση (56) μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να βρει την αντίσταση εισόδου του op-amp 741. Αν αντικαταστήσουμε τις τιμές των παραμέτρων που δίνονται στον Πίνακα 1, γίνεται Εξίσωση (56)
Χρησιμοποιούμε και πάλι τις υποθέσεις που Rcm είναι μεγάλη, δηλαδή Ρ 'F » RF και Ρ 'A » RA. Στη συνέχεια η αντίσταση εξόδου ενός op-amp 741 δίνεται από
(57)
ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ
Υπολογίστε την αντίσταση εισόδου για την ακολουθία κέρδους ενότητας που φαίνεται στο σχήμα 31 (a).
Εικόνα 31 - Οπαδός κέρδους ενότητας
Λύση: Το ισοδύναμο κύκλωμα φαίνεται στο σχήμα 31 (b). Εφόσον υποθέτουμε το κέρδος μηδενικής συχνότητας, Go, και η αντίσταση κοινής λειτουργίας, Rcm, είναι υψηλές, μπορούμε να παραμελήσουμε τον όρο 
σε σύγκριση με το (1 +Go)Ri. Η εξίσωση (57) δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί από τότε RA = 0. Η αντίσταση εισόδου στη συνέχεια δίνεται από
Αυτό είναι συνήθως ίσο με 400 MΩ ή περισσότερο, έτσι μπορούμε να παραμελούμε R1 (δηλαδή, σύνολο R1 = 0).
Κέρδος τάσης 7.2
Θέλουμε να καθορίσουμε το κέρδος τάσης, A+ για τον μη αναστρέψιμο ενισχυτή του Σχήματος 32 (a).
Εικόνα 32 - Μη αναστρέψιμος ενισχυτής
Αυτό το κέρδος ορίζεται από
(58)
Το ισοδύναμο κύκλωμα φαίνεται στο σχήμα 32 (b). Αν υποθέσουμε RF>>Ro, Rφορτίο>>Ro και, το κύκλωμα μπορεί να μειωθεί σε αυτό που φαίνεται στο σχήμα 32 (c). Αν καθορίσουμε περαιτέρω, τότε προκύπτει το σχήμα 32 (d).
Οι υποτιθέμενες συνθήκες είναι επιθυμητές προκειμένου να αποφευχθεί η μείωση του αποτελεσματικού κέρδους. Η λειτουργία λήψης ισοδυνάμων Thevenin τροποποιεί την εξαρτώμενη πηγή τάσης και την πηγή τάσης οδήγησης όπως στο σχήμα 32 (d). Σημειώστε ότι
(59)
Η τάση εξόδου δίνεται από
(60)
Μπορούμε να βρούμε i με την εφαρμογή KVL στο κύκλωμα του Σχήματος 32 (d)
(61)
(62)
όπου
και 
υπονοώντας 
.
Επίλυση για το τρέχον, i, εμεις αποκτουμε
(63)
Το κέρδος τάσης δίνεται από τη σχέση εξόδου προς τάση εισόδου.
(64)
Ως έλεγχος αυτού του αποτελέσματος, μπορούμε να μειώσουμε το μοντέλο σε εκείνο του ιδανικού op-amp. Χρησιμοποιούμε το κέρδος μηδενικής συχνότητας, Go, στη θέση του G στην Εξίσωση (64) και επίσης τις ακόλουθες ισοτιμίες.
(65)
Όταν αφήσαμε 
, Εξίσωση (64) γίνεται
(66)
που συμφωνεί με το αποτέλεσμα για το εξιδανικευμένο μοντέλο.
Παράδειγμα
Βρείτε το κέρδος του ακολούθου κέρδους ενότητας που φαίνεται στο σχήμα 33.
Εικόνα 33 - Ομοιωτής κέρδους ενότηταςΛύση: Σε αυτό το κύκλωμα, 
, Ρ 'A = 2Rcm, να RF << Ρ 'A. Υποθέτουμε αυτό Go είναι μεγάλο, 
, και θέσαμε R1 = RF. Στη συνέχεια η εξίσωση (64) μειώνεται σε
(67)
so vέξω = vin όπως αναμενόταν.
Ενισχυτές πολλαπλών εισόδων 7.3
Επεκτείνουμε τα προηγούμενα αποτελέσματα στην περίπτωση του μη αναστρέψιμου ενισχυτή με πολλαπλές εισόδους τάσης. Το σχήμα 34 δείχνει έναν ενισχυτή πολλαπλών εισόδων χωρίς αντιστροφή.
Εικόνα 34 - Μη ενισχυτής πολλαπλής εισόδου
Αν εισόδους v1, v2, v3, ..., vn εφαρμόζονται μέσω αντιστάσεων εισόδου R1, R2, R3, ..., Rn, λαμβάνουμε μια ειδική περίπτωση του γενικού αποτελέσματος που προκύπτει στο Κεφάλαιο «Ιδανικοί Επιχειρησιακοί Ενισχυτές», ως εξής:
(68)
Εμείς διαλέγουμε
(69)
για την επίτευξη ισορροπίας μεροληψίας. Η αντίσταση εξόδου βρίσκεται από την εξίσωση (52).
Ως συγκεκριμένο παράδειγμα, ας προσδιορίσουμε την τάση εξόδου του καλοκαιριού δύο εισόδων του Σχήματος 35.
(35)
Η τάση εξόδου βρίσκεται από την Εξίσωση (68), ως εξής:
(70)
Εμείς διαλέγουμε 
για την επίτευξη ισορροπίας μεροληψίας. Αν υποθέσουμε RF = R1 = R2 = RA, τότε η εξίσωση (70) μειώνεται στο vέξω = v1 + v2, το οποίο είναι ένα καλοκαίρι δύο μονάδων εισόδου.