Odwracanie wzmacniacza-TINA i TINACloud

Rysunek 36 (a) ilustruje wzmacniacz odwracający. Rysunek 36 (b) pokazuje równoważny obwód za pomocą modelu op-amp opracowanego wcześniej w tym rozdziale.

Rysunek 36 - Wzmacniacz odwracający

Rezystancja wejścia i wyjścia 8.1

Rysunek 36 (b) jest zredukowany do rysunku 37 (a), jeśli pozwolimy,

Rysunek 37 - Uproszczony model wzmacniacza odwracającego

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

(71)

i równanie pętli daje

(72)

Rezystancja wejściowa, R_in, 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,

(73)

Wzmocnienie napięcia 8.2

Używamy równoważnych obwodów z rysunku 36 (b) i rysunku 37 (a), aby określić wzmocnienie napięcia. Odwracające wzmocnienie wejściowe, A_-= v_{na zewnątrz}/v_in, 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

(74)

Ponieważ v_{na zewnątrz} = G_ov_d, wzmocnienie napięcia odwracającego wynosi

(75)

Rysunek 38 (części a, b, c) - Odwrócenie wzmocnienia wejściowego

Możemy zweryfikować ten wynik w porównaniu z zyskiem idealnego wzmacniacza operacyjnego, dokonując przybliżeń: R_A << 2R_cm i G >> 1. Następnie

(76)

Jest to taki sam wynik jak wcześniej znaleziony dla modelu uproszczonego.

Wzmacniacze wielofunkcyjne 8.3

(39)

Jeśli napięcia v_a, v_b,…, v_m są stosowane do złącza sumującego (odwracanie wejścia do op-amp) przez rezystory R_a, R_b, ..., R_m, odpowiednio, jak pokazano na rysunku 39, napięcie wyjściowe wynosi

(77)

Aby osiągnąć równowagę stronniczości, wybieramy

(78)

Zdefiniujmy

(79)

Opór wyjściowy jest wtedy

(80)

Załóżmy teraz, że używane są tylko dwa wejścia. Napięcie wyjściowe jest wtedy

(81)

Rezystancja wejściowa przy v_a jest w przybliżeniu równa R_ai rezystancja wejściowa przy v_b około R_b. Możemy sprawić, że ten obwód będzie zyskał jedność z dwoma wejściami w lecie z napięciem wyjściowym

(82)

przez ustawienie R_F = R_a = R_b. Opór od nieodwracającego zacisku wejściowego do masy jest dobrany tak, aby osiągnąć równowagę polaryzacji. A zatem, R₁ = R_F/ 3 i mamy

(83)

Równe wzmocnienie (tj. Nie jedność) dwupoziomowe lato jest uzyskiwane przez ustawienie i . W tym przypadku napięcie wyjściowe wynosi

(84)

Rezystancja wejściowa jest w przybliżeniu R. Od R_A = R/ 2,

(85)

If m wejścia sumowane są przez równe rezystory (powiedzmy R), napięcie wyjściowe wynosi

(86)

Dla tego równoczesnego odwracania lato z wielokrotnym wejściem, rezystancja wejściowa dla każdego wejścia jest w przybliżeniu R. Od R_A= R/m,

(87)

(88)

Opór wyjściowy wynosi

(89)

Przykład

Zaprojektuj i przeanalizuj trójwejściowy wzmacniacz odwracający przy użyciu wzmacniacza operacyjnego 741, gdzie

a oporność wejściowa wynosi R_min = 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 +R_F/R_A= 10. Odkrywamy opór wejściowy w następujący sposób:

Rezystancja wyjściowa wynosi około 75 (10) / 10⁵ = 7.5 mΩ. Aby osiągnąć równowagę odchylenia, ustawiamy

POPRZEDNI 7. Wzmacniacz nieodwracający

NASTĘPNY 9. Sumowanie różnicowe