7. Amplificatore non invertente
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Amplificatore non invertente
Figura 29 - L'amplificatore non invertente
La figura 29 (a) illustra il amplificatore non invertentee la Figura 29 (b) mostra il circuito equivalente.
La tensione di ingresso viene applicata R1 nel terminale non invertente.
7.1 Resistenze di ingresso e uscita
I resistenza di ingresso di questo amplificatore viene rilevato determinando l'equivalente di Thevenin del circuito di ingresso. La resistenza del carico è normalmente tale Rcaricare >> Ro. Se ciò non fosse vero, il guadagno effettivo sarebbe ridotto e il valore effettivo di Ro sarebbe la combinazione parallela di Ro con Rcaricare. Definiamo ancora e R 'F = RF + Ro. Trascureremo R1, poiché è molto meno di Rin. Da allora Rcaricare >> Ro, possiamo ridurre la Figura 29 (a) alla forma semplificata di Figura 30 (a).
Figura 30 - Circuiti ridotti per resistenza di ingresso
Troviamo l'equivalente di Thevenin del circuito circondato dalla curva ellittica, risultante nella Figura 30 (b). Nella Figura 30 (c), la resistenza a destra di 2Rcm è dato da v/io'. Per valutare questo, scriviamo un'equazione del ciclo da ottenere
(53)
Perciò,
(54)
La resistenza di ingresso è la combinazione parallela di questa quantità con 2Rcm.
(55)
Richiama questo , R 'F = RF + Roe Rcaricare >> Ro. Se manteniamo solo i termini più significativi e lo notiamo Rcm è grande, l'equazione (55) si riduce a
(56)
dove usiamo ancora il guadagno di tensione a frequenza zero, Go.
L'equazione (56) può essere utilizzata per trovare la resistenza di ingresso dell'amplificatore operazionale 741. Se sostituiamo i valori dei parametri come indicato in Tabella 1, l'equazione (56) diventa
Usiamo ancora le supposizioni Rcm è grande, cioè R 'F » RF ed R 'A » RA. Quindi la resistenza di uscita di un op-amp 741 è data da
(57)
ESEMPIO
Calcolare la resistenza di ingresso per il follower unità-guadagno mostrato in Figura 31 (a).
Figura 31 - Follower del guadagno unitario
Soluzione: Il circuito equivalente è mostrato in Figura 31 (b). Dal momento che assumiamo il guadagno a frequenza zero, Goe la resistenza in modalità comune, Rcm, sono alti, possiamo trascurare il termine 
rispetto a (1 +Go)Ri. L'equazione (57) non può essere utilizzata da allora RA = 0. La resistenza di ingresso è quindi data da
Questo è in genere uguale a 400 MΩ o più, quindi possiamo trascurare R1 (es. set R1 = 0).
7.2 Voltage Gain
Desideriamo determinare il guadagno di tensione, A+ per l'amplificatore non invertente di Figura 32 (a).
Figura 32 - Amplificatore non invertente
Questo guadagno è definito da
(58)
Il circuito equivalente è mostrato in Figura 32 (b). Se assumiamo RF>>Ro, Rcaricare>>Ro e, il circuito può essere ridotto a quello mostrato in Figura 32 (c). Se definiamo ulteriormente, quindi i risultati di Figura 32 (d).
Le condizioni assunte sono desiderabili al fine di prevenire la riduzione del guadagno effettivo. L'operazione di prendere equivalenti di Thevenin modifica la sorgente di tensione dipendente e la sorgente di tensione di guida come in Figura 32 (d). Nota che
(59)
La tensione di uscita è data da
(60)
Possiamo trovare i applicando KVL al circuito di Figura 32 (d) per ottenere
(61)
(62)
where
ed 
implicando 
.
Risolvendo per la corrente, i, otteniamo
(63)
Il guadagno di tensione è dato dal rapporto tra l'uscita e la tensione di ingresso.
(64)
Come controllo di questo risultato, possiamo ridurre il modello a quello dell'op-amp ideale. Usiamo il guadagno a frequenza zero, Go, al posto di G in Equation (64) e anche le seguenti uguaglianze.
(65)
Quando lo lasciamo 
, L'equazione (64) diventa
(66)
che concorda con il risultato per il modello idealizzato.
Esempio
Trova il guadagno del follower unità-guadagno mostrato in Figura 33.
Figura 33: follower di guadagno di unitàSoluzione: In questo circuito, 
, R 'A = 2Rcme RF << R 'A. Diamo per scontato Go è grande, 
e abbiamo impostato R1 = RF. L'equazione (64) si riduce quindi a
(67)
so vsu = vin come previsto.
7.3 Amplificatori a ingresso multiplo
Estendiamo i risultati precedenti al caso dell'amplificatore non invertente con più ingressi di tensione. Figura 34 mostra un amplificatore non invertente con ingresso multiplo.
Figura 34 - Amplificatore non invertente con ingresso multiplo
Se input v1, v2, v3, ..., vn sono applicati tramite resistenze di ingresso R1, R2, R3, ..., Rn, si ottiene un caso speciale del risultato generale derivato nel capitolo "Amplificatori operazionali ideali", come segue:
(68)
Noi scegliamo
(69)
per raggiungere il bilanciamento dei pregiudizi. La resistenza di uscita si trova dall'equazione (52).
Come esempio specifico, determiniamo la tensione di uscita dell'estate a due ingressi di Figura 35.
(35)
La tensione di uscita si trova dall'equazione (68), come segue:
(70)
Noi scegliamo 
per raggiungere il bilanciamento dei pregiudizi. Se assumiamo RF = R1 = R2 = RA, quindi l'equazione (70) si riduce a vsu = v1 + v2, che è un'estate a due ingressi di guadagno unitario.