7. Wzmacniacz nieodwracający
CURRENT - 7. Wzmacniacz nieodwracający
POPRZEDNI 6. Symulacja komputerowa obwodów wzmacniacza operacyjnego
Wzmacniacz nieodwracający
Rysunek 29 - Wzmacniacz nieodwracający
Rysunek 29 (a) ilustruje wzmacniacz nieodwracający, a Rysunek 29 (b) pokazuje obwód równoważny.
Napięcie wejściowe jest doprowadzane przez R1 do terminalu nieodwracającego.
Rezystancje wejściowe i wyjściowe 7.1
Połączenia rezystancja wejściowa tego wzmacniacza znajduje się przez określenie równoważnika Thevenina obwodu wejściowego. Rezystancja obciążenia jest zwykle taka, że Rzaładować >> Ro. Gdyby to nie było prawdą, efektywny zysk zostałby zmniejszony, a efektywna wartość Ro byłoby równoległą kombinacją Ro w Rzaładować. Zdefiniujmy ponownie i R 'F = RF + Ro. Będziemy zaniedbywać R1, ponieważ jest o wiele mniej niż Rin. Teraz od Rzaładować >> Ro, możemy zredukować rysunek 29 (a) do uproszczonej formy rysunku 30 (a).
Rysunek 30 - Obwody zredukowane dla rezystancji wejściowej
Znajdujemy ekwiwalent Thevenina obwodu otoczony krzywą eliptyczną, czego wynikiem jest rysunek 30 (b). Na rysunku 30 (c) opór po prawej stronie 2Rcm jest dany przez v/ja'. Aby to ocenić, piszemy równanie pętli, aby uzyskać
(53)
Dlatego
(54)
Rezystancja wejściowa to równoległa kombinacja tej ilości z 2Rcm.
(55)
Odwołaj to , R 'F = RF + Ro, Rzaładować >> Ro. Jeśli zachowamy tylko najbardziej znaczące terminy i zauważymy to Rcm jest duży, równanie (55) zmniejsza się do
(56)
gdzie ponownie wykorzystujemy wzmocnienie napięcia zerowej częstotliwości, Go.
Równanie (56) można wykorzystać do znalezienia rezystancji wejściowej wzmacniacza operacyjnego 741. Jeśli zastąpimy wartości parametrów podane w tabeli 1, równanie (56) stanie się
Ponownie wykorzystujemy te założenia Rcm to jest duże R 'F » RF i R 'A » RA. Następnie rezystancja wyjściowa wzmacniacza operacyjnego 741 jest podana przez
(57)
PRZYKŁAD
Oblicz rezystancję wejściową dla wyzwalacza jedności wzmocnienia pokazanego na rysunku 31 (a).
Rysunek 31 - Naśladowca zapewniający jedność
Rozwiązanie: Obwód równoważny pokazano na rysunku 31 (b). Ponieważ zakładamy przyrost częstotliwości zerowej, Gooraz opór w trybie wspólnym, Rcm, są wysokie, możemy zaniedbać ten termin 
w porównaniu do (1 +Go)Ri. Równanie (57) nie może być używane od tego czasu RA = 0. Opór wejściowy jest następnie podawany przez
Jest to zazwyczaj równe 400 MΩ lub więcej, więc możemy zaniedbać R1 (tj. ustaw R1 =
Wzmocnienie napięcia 7.2
Chcemy określić przyrost napięcia, A+ dla nieodwracającego wzmacniacza z rysunku 32 (a).
Rysunek 32 - Wzmacniacz nieodwracający
To wzmocnienie jest definiowane przez
(58)
Obwód równoważny pokazano na rysunku 32 (b). Jeśli założymy RF>>Ro, Rzaładować>>Ro i obwód można zredukować do pokazanego na rysunku 32 (c). Jeśli dalej zdefiniujemy, to Rysunek 32 (d) wyniki.
Przyjęte warunki są pożądane, aby zapobiec zmniejszeniu efektywnego zysku. Operacja pobrania ekwiwalentów Thevenina modyfikuje zależne źródło napięcia i źródło napięcia sterującego jak na rysunku 32 (d). Zauważ, że
(59)
Napięcie wyjściowe jest podawane przez
(60)
Możemy znaleźć i przez zastosowanie KVL do obwodu z rysunku 32 (d) w celu uzyskania
(61)
(62)
gdzie
i 
sugerowanie 
.
Rozwiązywanie problemów z prądem, i, otrzymujemy
(63)
Wzmocnienie napięcia wynika ze stosunku mocy wyjściowej do napięcia wejściowego.
(64)
Aby sprawdzić ten wynik, możemy zredukować model do idealnego wzmacniacza operacyjnego. Używamy wzmocnienia o zerowej częstotliwości, Go, zamiast G w równaniu (64), a także następujące równości.
(65)
Kiedy pozwolimy 
, Równanie (64) staje się
(66)
co zgadza się z wynikiem dla wyidealizowanego modelu.
Przykład
Znajdź zysk zwolennika wzmocnienia jedności pokazanego na rysunku 33.
Rysunek 33 - Podążający za wzrostem jednościRozwiązanie: W tym obwodzie 
, R 'A = 2Rcm, RF << R 'A. Zakładamy to Go jest wielki, 
i ustawiamy R1 = RF. Równanie (64) następnie redukuje się do
(67)
so vna zewnątrz = vin zgodnie z oczekiwaniami.
Wzmacniacze wielofunkcyjne 7.3
Poprzednie wyniki rozszerzamy na przypadek nieodwracającego wzmacniacza z wieloma wejściami napięcia. Rysunek 34 pokazuje wzmacniacz nieodwracający z wieloma wejściami.
Rysunek 34 - Wzmacniacz nieodwracający z wieloma wejściami
Jeśli wejścia v1, v2, v3, ..., vn są stosowane poprzez opory wejściowe R1, R2, R3, ..., Rn, otrzymujemy specjalny przypadek wyniku ogólnego otrzymanego w rozdziale „Idealne wzmacniacze operacyjne”, jak następuje:
(68)
Wybieramy
(69)
aby osiągnąć równowagę odchylenia. Opór wyjściowy można znaleźć w równaniu (52).
Jako konkretny przykład, określmy napięcie wyjściowe lata z dwoma wejściami na rysunku 35.
(35)
Napięcie wyjściowe można znaleźć w równaniu (68) w następujący sposób:
(70)
Wybieramy 
aby osiągnąć równowagę odchylenia. Jeśli założymy RF = R1 = R2 = RA, następnie równanie (70) zmniejsza się do vna zewnątrz = v1 + v2, co jest dwuzakresowym latem z zyskiem jedności.