7. Неинвертирующий усилитель
ТОК - 7. Неинвертирующий усилитель.
ПРЕДЫДУЩАЯ - 6. Компьютерное моделирование цепей ОУ
Неинвертирующий усилитель
Рисунок 29 - Неинвертирующий усилитель
Рисунок 29 (а) иллюстрирует неинвертирующий усилительи на рисунке 29 (b) показана эквивалентная схема.
Входное напряжение подается через R1 в неинвертирующий терминал.
Входные и выходные сопротивления 7.1
Ассоциация входное сопротивление этого усилителя определяется путем определения эквивалента Тевенина входной цепи. Сопротивление нагрузки обычно такое, что Rзагрузка >> Ro, Если бы это было не так, эффективный выигрыш был бы уменьшен, а эффективная стоимость Ro будет параллельная комбинация Ro Rзагрузка. Снова определим и Р'F = RF + Ro, Мы будем пренебрегать R1, так как это намного меньше, чем Rin, Сейчас с Rзагрузка >> Ro, мы можем уменьшить рисунок 29 (a) до упрощенной формы рисунка 30 (a).
Рисунок 30 - Пониженные схемы входного сопротивления
Мы находим Тевенинский эквивалент схемы, окруженной эллиптической кривой, что приводит к рисунку 30 (b). На рисунке 30 (c) сопротивление справа от 2Rcm дан кем-то v/я', Чтобы оценить это, мы запишем уравнение цикла, чтобы получить
(53)
Следовательно,
(54)
Входное сопротивление - это параллельная комбинация этой величины с 2.Rcm.
(55)
Напомним, что , Р'F = RF + Roкачества Rзагрузка >> Ro, Если мы оставим только самые важные термины и отметим, что Rcm большое, уравнение (55) сводится к
(56)
где мы снова используем усиление напряжения нулевой частоты, Go.
Уравнение (56) можно использовать для определения входного сопротивления операционного усилителя 741. Если подставить значения параметров, указанные в таблице 1, уравнение (56) станет
Мы снова используем предположения, что Rcm большой, то есть Р'F » RF и Р'A » RA, Тогда выходное сопротивление операционного усилителя 741 определяется как
(57)
ПРИМЕР
Рассчитайте входное сопротивление для повторителя с единичным усилением, показанного на рисунке 31 (a).
Рисунок 31 - Повторитель Unity-gain
Решение: Эквивалентная схема показана на рисунке 31 (b). Поскольку мы предполагаем усиление нулевой частоты, Goи синфазное сопротивление, Rcm, мы можем пренебречь термином 
по сравнению с (1 +Go)Ri, Уравнение (57) не может быть использовано, так как RA = 0. Входное сопротивление тогда дается
Это обычно равно 400 MΩ или более, поэтому мы можем пренебречь R1 (т.е. установить R1 = 0).
Усиление напряжения 7.2
Мы хотим определить усиление напряжения, A+ для неинвертирующего усилителя на рисунке 32 (а).
Рисунок 32 - Неинвертирующий усилитель
Этот выигрыш определяется
(58)
Эквивалентная схема показана на рисунке 32 (b). Если мы предположим, RF>>Ro, Rзагрузка>>Ro и схема может быть уменьшена до показанной на рисунке 32 (c). Если мы далее определим, то результаты рисунка 32 (d).
Предполагаемые условия являются желательными для предотвращения снижения эффективного усиления. Операция получения эквивалентов Тевенина изменяет зависимый источник напряжения и источник напряжения возбуждения, как показано на рисунке 32 (d). Обратите внимание, что
(59)
Выходное напряжение определяется как
(60)
Мы можем найти i применяя KVL к схеме рисунка 32 (d), чтобы получить
(61)
(62)
в котором
и 
подразумевающий 
.
Решая для тока, i, мы получаем
(63)
Коэффициент усиления определяется соотношением выходного и входного напряжения.
(64)
В качестве проверки этого результата мы можем уменьшить модель до идеального операционного усилителя. Мы используем усиление нулевой частоты, Go, на месте G в уравнении (64), а также следующие равенства.
(65)
Когда мы позволим 
, Уравнение (64) становится
(66)
что согласуется с результатом для идеализированной модели.
Пример
Найдите усиление повторителя с единичным усилением, показанного на рисунке 33.
Рисунок 33 - Последователь усиления UnityРешение: В этой схеме 
, Р'A = 2Rcmкачества RF << Р'A, Мы предполагаем, что Go большой, 
и мы установили R1 = RF. Тогда уравнение (64) сводится к
(67)
so vвнешний = vin как и ожидалось.
Усилители с несколькими входами 7.3
Мы распространяем предыдущие результаты на случай неинвертирующего усилителя с несколькими входами напряжения. На рисунке 34 показан неинвертирующий усилитель с несколькими входами.
Рисунок 34 - Неинвертирующий усилитель с несколькими входами
Если входы v1, v2, v3, ..., vn применяются через входные сопротивления R1, R2, R3, ..., Rn, мы получаем частный случай общего результата, полученного в главе «Идеальные операционные усилители», а именно:
(68)
Мы выбираем
(69)
для достижения баланса смещения. Выходное сопротивление определяется из уравнения (52).
В качестве конкретного примера, давайте определим выходное напряжение лета с двумя входами на рисунке 35.
(35)
Выходное напряжение определяется из уравнения (68) следующим образом:
(70)
Мы выбираем 
для достижения баланса смещения. Если мы предположим, RF = R1 = R2 = RAтогда уравнение (70) сводится к vвнешний = v1 + v2, которое является летом с двумя входами.