7. Ikke-inverterende forsterker
Ikke-inverterende forsterker
Figur 29 (a) illustrerer ikke-inverterende forsterker, og figur 29 (b) viser ekvivalentkretsen.
Inngangsspenningen påføres gjennom R1 inn i den ikke-inverterende terminalen.
7.1 Input og Output Resistances
De inngangsbestandighet av denne forsterkeren er funnet ved å bestemme Thevenin-ekvivalenten til inngangskretsen. Lastmotstanden er normalt slik at Rlaste >> Ro. Hvis dette ikke var sant, ville den effektive gevinsten bli redusert og den effektive verdien av Ro ville være den parallelle kombinasjonen av Ro med Rlaste. La oss definere og R 'F = RF + Ro. Vi skal forsømme R1, siden det er så mye mindre enn Rin. Nå siden Rlaste >> Ro, kan vi redusere figur 29 (a) til den forenklede formen av figur 30 (a).
Vi finner Thevenin-ekvivalenten til kretsen omgitt av elliptisk kurve, noe som resulterer i Figur 30 (b). I figur 30 (c), motstanden til høyre for 2Rcm er gitt av v/Jeg'. For å evaluere dette, skriver vi en loop-ligning for å oppnå
Derfor,
Indgangsmotstanden er den parallelle kombinasjonen av denne mengden med 2Rcm.
Husk det , R 'F = RF + Roog Rlaste >> Ro. Hvis vi beholder bare de viktigste betingelsene og merker det Rcm er stor, sammenligner Equation (55) til
hvor vi igjen bruker nullfrekvensspenningsøkningen, Go.
Likning (56) kan brukes til å finne inngangsbestandigheten til 741 op-amp. Hvis vi erstatter parameterverdiene som angitt i tabell 1, blir Equation (56)
Vi bruker igjen forutsetningene som Rcm er stor, det vil si R 'F » RF og R 'A » RA. Da er utgangsbestandigheten til en 741 op-amp gitt av
EKSEMPEL
Beregn inngangsmotstanden for enhetsgevinstfølgeren vist i Figur 31 (a).
Løsning: Den ekvivalente kretsen er vist i figur 31 (b). Siden vi antar nullfrekvensøkningen, Go, og fellesmodusmotstanden, Rcm, er høye, vi kan overse termen sammenlignet med (1 +Go)Ri. Likning (57) kan ikke brukes siden RA = 0. Indgangsmotstanden blir da gitt av
Dette er vanligvis lik 400 MΩ eller mer, så vi kan forsømme R1 (dvs. sett R1 = 0).
7.2 Spenningsøkning
Vi ønsker å bestemme spenningsøkningen, A+ for den ikke-inverterende forsterkeren i figur 32 (a).
Denne gevinsten er definert av
Den ekvivalente kretsen er vist i figur 32 (b). Hvis vi antar RF>>Ro, Rlaste>>Ro og kretsen kan reduseres til den som er vist i figur 32 (c). Hvis vi definerer videre, så viser resultatet 32 (d).
De antatte forholdene er ønskelige for å forhindre reduksjon av den effektive gevinst. Operasjonen av å ta Thevenin-ekvivalenter modifiserer den avhengige spenningskilden og drivspenningskilden som i figur 32 (d). Noter det
Utgangsspenningen er gitt av
Vi kan finne i ved å påføre KVL til kretsen i figur 32 (d) for å oppnå
hvor
og antyde .
Løsning for gjeldende, i, vi oppnår
Spenningsforsterkningen er gitt ved forholdet mellom utgang og inngangsspenning.
Som en kontroll av dette resultatet, kan vi redusere modellen til den ideelle opp-amp. Vi bruker nullfrekvensøkningen, Go, i stedet for G i ligning (64) og også følgende likheter.
Når vi lar , Equation (64) blir
som er enig med resultatet for den idealiserte modellen.
Eksempel
Finn gevinsten av enhetsgevinstfølgeren vist i Figur 33.
Figur 33 - Unity gain følgesvennLøsning: I denne kretsen, , R 'A = 2Rcmog RF << R 'A. Vi antar det Go er stor, , og vi satte R1 = RF. Ligning (64) reduseres deretter til
(67)
so vut = vin som forventet.
7.3 flere inngangsforsterkere
Vi forlenge de tidligere resultatene til tilfelle av ikke-inverterende forsterker med flere spenningsinnganger. Figur 34 viser en ikke-inverterende forsterker med flere innganger.
Hvis innganger v1, v2, v3, ..., vn påføres gjennom inngangsresistanser R1, R2, R3, ..., Rn, får vi et spesielt tilfelle av det generelle resultatet avledet i kapittel "Ideelle operasjonsforsterkere", som følger:
Vi velger
for å oppnå biasbalanse. Utgangsmotstanden er funnet fra ligning (52).
Som et bestemt eksempel, la oss bestemme utgangsspenningen til den to-inngangs sommeren i figur 35.
Utgangsspenningen er funnet fra ligning (68), som følger:
Vi velger for å oppnå biasbalanse. Hvis vi antar RF = R1 = R2 = RA, så reduserer ligning (70) til vut = v1 + v2, som er en enhet-gevinst to-inngangs sommer.