8. Odwracający wzmacniacz
Rysunek 36 (a) ilustruje wzmacniacz odwracający. Rysunek 36 (b) pokazuje równoważny obwód za pomocą modelu op-amp opracowanego wcześniej w tym rozdziale.
Rezystancja wejścia i wyjścia 8.1
Rysunek 36 (b) jest zredukowany do rysunku 37 (a), jeśli pozwolimy,
Rozsądne jest założenie, że te nierówności mają zastosowanie, ponieważ gdyby nie były prawdziwe, dane wyjściowe ładowałyby dane wejściowe, a wzmocnienie byłoby zmniejszone.
Stosunek napięcia do dzielnika można wykorzystać do uzyskania
i równanie pętli daje
Rezystancja wejściowa, Rin, otrzymuje się z rysunku 37 (b), gdzie zastąpiliśmy źródło zależne równoważnym oporem. Wartość tego rezystora wynosi v-/ja ” który znajduje się w równaniu (72). Dla dużych G (IE ), skrajny prawy opór na rysunku 37 (b) wynosi w przybliżeniu zero i .
Rezystancja wyjściowa wzmacniacza odwracającego jest taka sama jak wzmacniacza nieodwracającego. A zatem,
Wzmocnienie napięcia 8.2
Używamy równoważnych obwodów z rysunku 36 (b) i rysunku 37 (a), aby określić wzmocnienie napięcia. Odwracające wzmocnienie wejściowe, A- = vna zewnątrz/vin, jest uzyskiwany z obwodu z rysunku 37 (a), ponownie dokonując tych samych założeń, które podjęliśmy w poszukiwaniu rezystancji wyjściowej.
Założenia te redukują obwód do pokazanego na rysunku 38 (a), gdzie zmieniliśmy źródło napięcia szeregowo z oporem na źródło prądu równolegle z oporem. Rezystory można następnie połączyć, aby uzyskać obwód z rysunku 38 (b). W końcu źródło prądu jest przekształcane z powrotem na źródło napięcia, aby uzyskać uproszczony obwód z rysunku 38 (c).
Równanie pętli dla tego obwodu jest podane przez
Ponieważ vna zewnątrz = Govd, wzmocnienie napięcia odwracającego wynosi
Możemy zweryfikować ten wynik w porównaniu z zyskiem idealnego wzmacniacza operacyjnego, dokonując przybliżeń: RA << 2Rcm i G >> 1. Następnie
Jest to taki sam wynik jak wcześniej znaleziony dla modelu uproszczonego.
Wzmacniacze wielofunkcyjne 8.3
Jeśli napięcia va, vb,…, vm są stosowane do złącza sumującego (odwracanie wejścia do op-amp) przez rezystory Ra, Rb, ..., Rm, odpowiednio, jak pokazano na rysunku 39, napięcie wyjściowe wynosi
Aby osiągnąć równowagę stronniczości, wybieramy
Zdefiniujmy
(79)
Opór wyjściowy jest wtedy
Załóżmy teraz, że używane są tylko dwa wejścia. Napięcie wyjściowe jest wtedy
Rezystancja wejściowa przy va jest w przybliżeniu równa Rai rezystancja wejściowa przy vb około Rb. Możemy sprawić, że ten obwód będzie zyskał jedność z dwoma wejściami w lecie z napięciem wyjściowym
przez ustawienie RF = Ra = Rb. Opór od nieodwracającego zacisku wejściowego do masy jest dobrany tak, aby osiągnąć równowagę polaryzacji. A zatem, R1 = RF/ 3 i mamy
Równe wzmocnienie (tj. Nie jedność) dwupoziomowe lato jest uzyskiwane przez ustawienie i . W tym przypadku napięcie wyjściowe wynosi
Rezystancja wejściowa jest w przybliżeniu R. Od RA = R/ 2,
If m wejścia sumowane są przez równe rezystory (powiedzmy R), napięcie wyjściowe wynosi
Dla tego równoczesnego odwracania lato z wielokrotnym wejściem, rezystancja wejściowa dla każdego wejścia jest w przybliżeniu R. Od RA = R/m,
i
Opór wyjściowy wynosi
Przykład
Zaprojektuj i przeanalizuj trójwejściowy wzmacniacz odwracający przy użyciu wzmacniacza operacyjnego 741, gdzie
a oporność wejściowa wynosi Rmin = 8 kΩ.
Rozwiązanie: Do znalezienia używamy metody projektowania opisanej w rozdziale „Idealne wzmacniacze operacyjne” X = 0, Y = 9, Z = -10.
Następnie
Wzmacniacz wzmocnienia wzmacniacza to 1 +RF/RA = 10. Odkrywamy opór wejściowy w następujący sposób:
Rezystancja wyjściowa wynosi około 75 (10) / 105 = 7.5 mΩ. Aby osiągnąć równowagę odchylenia, ustawiamy