7. Nem invertáló erősítő

Nem invertáló erősítő
Nem invertáló erősítő, operációs erősítők

29. ábra - A nem invertáló erősítő

Az 29 (a) ábra a nem invertáló erősítő, és az 29 (b) ábra az egyenértékű áramkört mutatja.

A bemeneti feszültséget átvezetjük R1 a nem invertáló terminálba.

7.1 bemeneti és kimeneti ellenállások

A bemeneti ellenállás ennek az erősítőnek a meghatározása a bemeneti áramkör Thevenin-egyenértékének meghatározásával történik. A terhelési ellenállás általában olyan, hogy Rkiszámításának >> Ro. Ha ez nem igaz, akkor a tényleges nyereség csökken, és a tényleges érték Ro lenne a párhuzamos kombinációja Ro val vel Rkiszámításának. Ismét határozzuk meg és R 'F = RF + Ro. Elhanyagolunk R1, mivel annyira kevesebb, mint Rin. Most már Rkiszámításának >> RoAz 29 (a) ábrát az 30 (a) ábra egyszerűsített formájára csökkenthetjük.

operatív erősítők, op-amp, gyakorlati op

30. ábra - Csökkentett áramkörök a bemeneti ellenálláshoz

Az elliptikus görbe által körülvett áramkör Thevenin-ekvivalensét az 30 (b) ábra mutatja. Az 30 (c) ábrán az 2 jobb oldali ellenállásaRcm által adva v/én'. Ennek kiértékeléséhez egy hurokegyenletet írunk a beszerzéshez

(53)

Ezért

(54)

A bemeneti ellenállás a mennyiség párhuzamos kombinációja az 2-elRcm.

(55)

Emlékezzünk arra, hogy R 'F = RF + Roés Rkiszámításának >> Ro. Ha csak a legjelentősebb feltételeket megtartjuk, és ezt megjegyezzük Rcm nagy, egyenlet (55) csökken

(56)

ahol ismét a nullfrekvenciás feszültség-erősítést használjuk, Go.

Az (56) egyenlet használható az 741 op-amp bemeneti ellenállásának megtalálására. Ha a 1 táblázatban megadott paraméterértékeket helyettesítjük, az (56) egyenlet lesz

Újra használjuk a feltételezéseket Rcm nagy, azaz R 'F » RF és a R 'A » RA. Ezután az 741 op-amp kimeneti ellenállását adja meg

(57)

PÉLDA

Számítsuk ki az 31 (a) ábrán látható egység-erősítő követõ bemeneti ellenállását.

Unity-gain követő

31. ábra - Egység-nyereség követő

Megoldás:  Az egyenáramkör az 31 (b) ábrán látható. Mivel feltételezzük, hogy a nulla frekvenciájú Go, és a közös módú ellenállás, Rcm, magasak, elhanyagolhatjuk a kifejezést  összehasonlítva (1 +Go)Ri. Az (57) egyenlet már nem használható RA = 0. A bemeneti ellenállást ezután adja meg

Ez jellemzően 400 MΩ vagy annál nagyobb, így elhanyagolható R1 (azaz állítsa be R1 = 0).

7.2 feszültségnövekedés

Meg akarjuk határozni a feszültségnövekedést, A+ az 32 (a) ábra nem invertáló erősítőjéhez.

Nem invertáló erősítő

32 ábra - Nem invertáló erősítő

Ezt a nyereséget a

(58)

Az egyenáramkör az 32 (b) ábrán látható. Ha feltételezzük RF>>Ro, Rkiszámításának>>Ro és az áramkör az 32 (c) ábrán látható értékre csökkenthető. Ha tovább határozzuk meg, akkor az 32 (d) ábra eredményei.

A feltételezett feltételek kívánatosak a tényleges nyereség csökkentésének megakadályozása érdekében. A Thevenin-ekvivalensek vétele a 32 (d) ábrán látható módon módosítja a függő feszültségforrást és a feszültségforrást. Vegye figyelembe, hogy

(59)

A kimeneti feszültséget a

(60)

Megtaláljuk i úgy, hogy KVL-t alkalmazunk a 32 (d) ábrán látható áramkörre

(61)

(62)

ahol

és a   utalva  .

Az aktuális megoldás megoldása i, azt kapjuk

(63)

A feszültségerősítést a kimenet és a bemeneti feszültség aránya adja meg.

(64)

Ennek az eredménynek az ellenőrzése során a modellt az ideális op-amp; A nulla frekvencia erősítést használjuk, Go, helyett G az (64) egyenletben és az alábbi egyenletekben.

(65)

Amikor elengedjük Az (64) egyenlet lesz

(66)

amely egyetért az idealizált modell eredményével.

Példa

Keresse meg az 33 ábrán látható egység-erősítés követőjének nyereségét.

Egységgyarapítás, gyakorlati erősítők, operációs erősítők

33 ábra - Egység erősítés követMegoldás:  Ebben az áramkörben , R 'A = 2Rcmés RF << R 'A. Ezt feltételezzük Go nagy, , és beállítottuk R1 = RF. A (64) egyenlet ekkor csökken

(67)

so vki = vin várt módon.

 

7.3 többszörös bemeneti erősítők

Az előző eredményeket a többfeszültségű bemenettel rendelkező nem invertáló erősítőre is kiterjeszti. Az 34 ábrán több bemeneti nem invertáló erősítő látható.

Több bemeneti nem invertáló erősítő

34 ábra - Több bemeneti nem invertáló erősítő

Ha bemenetek v1, v2, v3, ..., vn a bemeneti ellenálláson keresztül alkalmazzák R1, R2, R3, ..., Rn, az „Ideális működési erősítők” fejezetben levezetett általános eredmény egy speciális esetét kapjuk meg az alábbiak szerint:

(68)

Mi választunk

(69)

az elfogultsági egyensúly eléréséhez. A kimeneti ellenállás az (52) egyenletből származik.

Konkrét példa, határozzuk meg a 35 ábrán látható két bemeneti nyár kimeneti feszültségét.

(35)

A kimeneti feszültség az (68) egyenletből származik, az alábbiak szerint:

(70)

Mi választunk   az elfogultsági egyensúly eléréséhez. Ha feltételezzük RF = R1 = R2 = RA, majd az (70) egyenlet értéke vki = v1 + v2, amely az egység-nyereség két bemenetű nyár.