7. Niet-inverterende versterker
CURRENT - 7. Niet-inverterende versterker
VORIGE- 6. Computersimulatie van Op-amp-circuits
Niet-inverterende versterker
Figuur 29 - De niet-inverterende versterker
Figuur 29 (a) illustreert het niet-inverterende versterkeren Figuur 29 (b) toont het equivalente circuit.
De ingangsspanning wordt doorgegeven R1 in de niet-inverterende terminal.
7.1 Input en Output weerstanden
De ingangsweerstand van deze versterker wordt gevonden door het Thevenin-equivalent van het ingangscircuit te bepalen. De belastingsweerstand is normaal zodanig dat Rladen >> Ro. Als dit niet waar zou zijn, zou de effectieve winst worden verminderd en de effectieve waarde van Ro zou de parallelle combinatie zijn van Ro Met Rladen. Laten we opnieuw en definiëren R 'F = RF + Ro. We zullen verwaarlozen R1, omdat het zoveel minder is dan Rin. Nu sinds Rladen >> Ro, kunnen we figuur 29 (a) reduceren tot de vereenvoudigde vorm van figuur 30 (a).
Figuur 30 - Verminderde circuits voor ingangsweerstand
We vinden het Thevenin-equivalent van het circuit omgeven door de elliptische curve, resulterend in figuur 30 (b). In figuur 30 (c) de weerstand rechts van 2Rcm is gegeven door v/ik'. Om dit te evalueren, schrijven we een lusvergelijking om te verkrijgen
(53)
daarom
(54)
De ingangsweerstand is de parallelle combinatie van deze hoeveelheid met 2Rcm.
(55)
Herhaal dat , R 'F = RF + Ro en Rladen >> Ro. Als we alleen de meest significante termen behouden en dat noteren Rcm is groot, vergelijking (55) vermindert tot
(56)
waar we opnieuw de nulfrequentiespanningsversterking gebruiken, Go.
Vergelijking (56) kan worden gebruikt om de ingangsweerstand van de 741 op-amp te vinden. Als we de parameterwaarden vervangen zoals aangegeven in Tabel 1, wordt Vergelijking (56)
We gebruiken opnieuw de veronderstellingen die dat zijn Rcm is groot, dat wil zeggen R 'F » RF en R 'A » RA. Vervolgens wordt de uitgangsweerstand van een 741 op-amp gegeven door
(57)
VOORBEELD
Bereken de ingangsweerstand voor de eenheid-versterkingsvolger getoond in figuur 31 (a).
Figuur 31 - Eenheid-winst volger
Oplossing: Het equivalente circuit wordt getoond in figuur 31 (b). Omdat we uitgaan van de toename van de nulfrequentie, Goen de common-mode weerstand, Rcm, zijn hoog, we kunnen de term verwaarlozen 
vergeleken met (1 +Go)Ri. Vergelijking (57) kan sindsdien niet worden gebruikt RA = 0. De ingangsweerstand wordt dan gegeven door
Dit is doorgaans gelijk aan 400 MΩ of meer, dus we kunnen dit verwaarlozen R1 (dat wil zeggen, ingesteld R1 = 0).
7.2-spanningsversterking
We willen de spanningsversterking bepalen, A+ voor de niet-inverterende versterker van figuur 32 (a).
Figuur 32 - Niet-inverterende versterker
Deze winst wordt gedefinieerd door
(58)
Het equivalente circuit wordt getoond in figuur 32 (b). Als we aannemen RF>>Ro, Rladen>>Ro en de schakeling kan worden teruggebracht tot die weergegeven in figuur 32 (c). Als we verder definiëren, dan komen de resultaten van Figuur 32 (d).
De veronderstelde condities zijn wenselijk om reductie van de effectieve versterking te voorkomen. De werking van het nemen van Thevenin-equivalenten wijzigt de afhankelijke spanningsbron en de stuurspanningsbron zoals in figuur 32 (d). Let daar op
(59)
De uitgangsspanning wordt gegeven door
(60)
We kunnen vinden i door KVL toe te passen op het circuit van figuur 32 (d) om te verkrijgen
(61)
(62)
WAAR
en 
impliceert 
.
Oplossen voor de stroom, i, we verkrijgen
(63)
De spanningsversterking wordt gegeven door de verhouding tussen uitgang en ingangsspanning.
(64)
Ter controle van dit resultaat kunnen we het model terugbrengen tot dat van de ideale op-amp. We gebruiken de nulfrequentiewinst, Go, in plaats van G in Vergelijking (64) en ook de volgende gelijkheden.
(65)
Toen we het lieten 
, Vergelijking (64) wordt
(66)
wat overeenkomt met het resultaat voor het geïdealiseerde model.
Voorbeeld
Zoek de winst van de eenheid-winstvolger die wordt getoond in figuur 33.
Figuur 33 - Eenheid-volgvolgerOplossing: In dit circuit, 
, R 'A = 2Rcm en RF << R 'A. We gaan ervan uit dat Go is groot, 
en we gaan zitten R1 = RF. Vergelijking (64) reduceert dan tot
(67)
so vuit = vin zoals verwacht.
7.3 versterkers met meerdere ingangen
We breiden de vorige resultaten uit naar het geval van de niet-inverterende versterker met meerdere spanningsingangen. Figuur 34 toont een niet-inverterende versterker met meerdere ingangen.
Figuur 34 - Niet-inverterende versterker met meerdere ingangen
Als invoer v1, v2, v3, ... vn worden toegepast via ingangsweerstanden R1, R2, R3, ... Rn, krijgen we een speciaal geval van het algemene resultaat afgeleid in hoofdstuk "Ideale operationele versterkers", als volgt:
(68)
We kiezen
(69)
om voorinstellingsbalans te bereiken. De uitgangsweerstand wordt gevonden in Vergelijking (52).
Laten we als specifiek voorbeeld de uitgangsspanning van de zomer met twee ingangen van Figure 35 bepalen.
(35)
De uitgangsspanning wordt gevonden uit Vergelijking (68), als volgt:
(70)
We kiezen 
om voorinstellingsbalans te bereiken. Als we aannemen RF = R1 = R2 = RA, vervolgens wordt vergelijking (70) verkleind tot vuit = v1 + v2, wat een zomer met twee ingangen is die beide kanten op gaat.