8. Versterker omkeren


Figuur 36 (a) illustreert een inverterende versterker. Figuur 36 (b) toont het equivalente circuit met behulp van het op-amp-model dat eerder in dit hoofdstuk is ontwikkeld.

Inverterende versterker

Figuur 36 - Omkerende versterker

8.1 Input en Output weerstand

Figuur 36 (b) wordt gereduceerd tot Figuur 37 (a) als we het laten 

Vereenvoudigd inverterend versterkermodel

Figuur 37 - Vereenvoudigd inverterend versterkermodel

Het is redelijk om aan te nemen dat deze ongelijkheden van toepassing zijn, want als ze niet waar zouden zijn, zou de uitvoer de invoer laden en zou de winst worden verminderd.

Een spanningsdeler relatie kan worden gebruikt om op te leveren

(71)

en een opbrengst van de lusvergelijking

(72)

De ingangsweerstand, Rin, wordt verkregen uit Figuur 37 (b), waar we de afhankelijke bron hebben vervangen door een equivalente weerstand. De waarde van deze weerstand is v-/ik" die is te vinden in vergelijking (72). Voor groot G (d.w.z, ), is de meest rechtse weerstand in figuur 37 (b) ongeveer nul, en .

De uitgangsweerstand van de inverterende versterker is dezelfde als die van de niet-inverterende versterker. Dus,

(73)

 

8.2-spanningsversterking

We gebruiken de equivalente circuits van figuur 36 (b) en figuur 37 (a) om de spanningsversterking te bepalen. De inverterende input gain, A- = vuit/vin, wordt verkregen uit het circuit van figuur 37 (a) door opnieuw dezelfde aannames te doen die we hebben gemaakt bij het vinden van de uitvoerweerstand.

Deze veronderstellingen verkleinen de schakeling tot die weergegeven in figuur 38 (a), waar we de spanningsbron in serie hebben veranderd met een weerstand tegen een stroombron parallel aan een weerstand. De weerstanden kunnen dan worden gecombineerd om het circuit van figuur 38 (b) op te leveren. Ten slotte wordt de huidige bron terug geconverteerd naar de spanningsbron om het vereenvoudigde circuit van figuur 38 (c) op te leveren.

De lusvergelijking voor dit circuit wordt gegeven door

(74)

 

Sinds vuit = Govd, de inverterende spanningsversterking is

(75)

Figuur 38 (delen a, b, c) - Inputversterking omkeren

We kunnen dit resultaat ten opzichte van de winst van de ideale op-amp verifiëren door de benaderingen te maken: RA << 2Rcm en G >> 1. Dan

(76)

Dit is hetzelfde als het resultaat dat eerder werd gevonden voor het vereenvoudigde model.

8.3 versterkers met meerdere ingangen

(39)

Als de spanningen va, vb, ..., vm worden toegepast op de sommerende junctie (inverterende invoer naar op-amp) via weerstanden Ra, Rb, ... Rmrespectievelijk, zoals weergegeven in afbeelding 39, is de uitgangsspanning

(77)

Om bias-balans te bereiken, kiezen we

(78)

Laten we definiëren

(79)

De uitgangsweerstand is dan

(80)

Stel nu dat er slechts twee ingangen worden gebruikt. De uitgangsspanning is dan

(81)

De ingangsweerstand bij va is ongeveer gelijk aan Raen de ingangsweerstand op vb ongeveer Rb. We kunnen van dit circuit een eenheidsversterkende zomer met twee ingangen maken met een uitgangsspanning van

(82)

door in te stellen RF = Ra = Rb. De weerstand van de niet-inverterende ingangsklem naar de aarde wordt gekozen om de biasbalans te bereiken. Dus, R1 = RF/ 3, en dat hebben we gedaan

(83)

Een gelijkwaardige (dwz geen eenheid) zomer met twee ingangen wordt verkregen door instelling   en . In dit geval is de uitgangsspanning

(84)

De ingangsweerstand is ongeveer R. Sinds RA = R/ 2,

(85)

If m ingangen worden gesommeerd door gelijke weerstanden (zeg R), de uitgangsspanning is

(86)

Voor deze inverterende zomer met meerdere ingangen met meerdere ingangen is de ingangsweerstand voor elke ingang ongeveer R. Sinds RA = R/m,

(87)

en

(88)

De uitgangsweerstand is

(89)

Voorbeeld

Ontwerp en analyseer een inverterende versterker met drie ingangen met behulp van een 741 op-amp, waar

en de ingangsweerstand is RMin = 8 kΩ.

Oplossing: We gebruiken de ontwerpmethode van hoofdstuk "Ideale operationele versterkers" om te vinden X = 0, Y = 9, Z = -10.

Dan

De versterkingsvermenigvuldiger van de versterker is 1 +RF/RA = 10. We vinden de ingangsweerstand als volgt:

De uitgangsweerstand is ongeveer 75 (10) / 105 = 7.5 mΩ. Om bias balans te bereiken, hebben we vastgesteld