Инвертирующий усилитель-TINA и TINACloud

Рисунок 36 (a) иллюстрирует инвертирующий усилитель. На рисунке 36 (b) показана эквивалентная схема с использованием модели операционного усилителя, разработанной ранее в этой главе.

Рисунок 36 - Инвертирующий усилитель

Сопротивление входа и выхода 8.1

Рисунок 36 (b) уменьшен до рисунка 37 (a), если мы позволим,

Рисунок 37 - Упрощенная модель инвертирующего усилителя

Разумно предположить, что эти неравенства применимы, потому что, если бы они не были истинными, выход загрузил бы вход, и усиление было бы уменьшено.

Соотношение делитель напряжения может быть использовано для получения

(71)

и петлевое уравнение дает

(72)

Входное сопротивление, R_in, получено из рисунка 37 (b), где мы заменили зависимый источник эквивалентным сопротивлением. Значение этого резистора v_–/я" который находится из уравнения (72). Для больших G (То есть, ), крайнее правое сопротивление на рисунке 37 (b) приблизительно равно нулю, и .

Выходное сопротивление инвертирующего усилителя такое же, как и у неинвертирующего усилителя. Таким образом,

(73)

Усиление напряжения 8.2

Мы используем эквивалентные схемы рисунка 36 (b) и рисунка 37 (a) для определения усиления по напряжению. Входное усиление инвертирования, A_–= v_{внешний}/v_in, получается из схемы на рисунке 37 (а), снова делая те же предположения, которые мы сделали при поиске выходного сопротивления.

Эти допущения приводят схему к схеме, показанной на рис. 38 (а), где мы последовательно меняем источник напряжения с сопротивлением к источнику тока параллельно с сопротивлением. Затем резисторы можно объединить, чтобы получить схему на рисунке 38 (b). Наконец, источник тока преобразуется обратно в источник напряжения, чтобы получить упрощенную схему рисунка 38 (c).

Уравнение цикла для этой схемы дается

(74)

С v_{внешний} = G_ov_d, усиление инвертирующего напряжения

(75)

Рисунок 38 (части a, b, c) - инвертирование входного усиления

Мы можем проверить этот результат относительно усиления идеального операционного усилителя, сделав приближения: R_A << 2R_cm и G >> 1. Тогда

(76)

Это то же самое, что результат, найденный ранее для упрощенной модели.

Усилители с несколькими входами 8.3

(39)

Если напряжение v_a, v_b… v_m применяются к суммирующему соединению (инвертирующий вход в операционный усилитель) через резисторы R_a, R_b, ..., R_mсоответственно, как показано на рисунке 39, выходное напряжение

(77)

Для достижения баланса смещения мы выбираем

(78)

Давайте определимся

(79)

Выходное сопротивление тогда

(80)

Предположим теперь, что используются только два входа. Выходное напряжение тогда

(81)

Входное сопротивление при v_a примерно равно R_aи входное сопротивление при v_b примерно R_b, Мы можем сделать эту схему с одним входом и двумя входами летом с выходным напряжением

(82)

установив R_F = R_a = R_b, Сопротивление от неинвертирующей входной клеммы к земле выбирается для достижения баланса смещения. Таким образом, R₁ = R_F/ 3, и мы имеем

(83)

Равномерное усиление (т. Е. Не единичное) лето с двумя входами получается установкой и , В этом случае выходное напряжение

(84)

Входное сопротивление примерно R. С R_A = R/ 2,

(85)

If m входы суммируются через равные резисторы (скажем, R), выходное напряжение

(86)

Для этого инвертирующего лета с множественным входом с равным усилением входное сопротивление каждого входа приблизительно R. С R_A= R/m,

(87)

(88)

Выходное сопротивление

(89)

Пример

Разработайте и проанализируйте инверторный усилитель с тремя входами, используя операционный усилитель 741, где

и входное сопротивление R_мин = 8 кОм.

Решение: Мы используем метод проектирования главы «Идеальные операционные усилители», чтобы найти X = 0, Y = 9, Z = -10.

Затем

Коэффициент усиления усилителя составляет 1 +R_F/R_A= 10. Мы находим входное сопротивление следующим образом:

Выходное сопротивление примерно 75 (10) / 10⁵ = 7.5 мОм. Для достижения баланса смещения мы устанавливаем

ПРЕДЫДУЩАЯ - 7. Неинвертирующий усилитель

СЛЕДУЮЩАЯ - 9. Дифференциальное суммирование