7. Icke-inverterande förstärkare
STRÖM - 7. Icke-inverterande förstärkare
TIDLIGARE - 6. Datorsimulering av OP-amp-kretsar
Icke-inverterande förstärkare
Figur 29 - Den icke-inverterande förstärkaren
Figur 29 (a) illustrerar icke-inverterande förstärkare, och Figur 29 (b) visar ekvivalentkretsen.
Ingångsspänningen appliceras genom R1 in i den inverterande terminalen.
7.1 Ingång och utgångsresistans
Smakämnen ingångsresistans av denna förstärkare hittas genom att bestämma Thevenin-ekvivalenten av ingångskretsen. Lastmotståndet är normalt sådant att Rläsa in >> Ro. Om detta inte var sant skulle den effektiva vinsten minskas och det effektiva värdet av Ro skulle vara den parallella kombinationen av Ro med Rläsa in. Låt oss igen definiera och R 'F = RF + Ro. Vi ska försumma R1, eftersom det är så mycket mindre än Rin. Sedan dess Rläsa in >> Ro, kan vi minska Figur 29 (a) till den förenklade formen av Figur 30 (a).
Figur 30 - Reducerade kretsar för ingångsmotstånd
Vi finner Thevenin motsvarar kretsen omgiven av elliptisk kurva, vilket resulterar i Figur 30 (b). I figur 30 (c), motståndet till höger om 2Rcm ges av v/jag'. För att utvärdera detta skriver vi en loop-ekvation för att erhålla
(53)
Därför,
(54)
Ingångsmotståndet är parallellkombinationen av denna kvantitet med 2Rcm.
(55)
Minnas det , R 'F = RF + Rooch Rläsa in >> Ro. Om vi behåller endast de mest signifikanta termerna och noterar det Rcm är stor, ekvation (55) minskar till
(56)
där vi igen använder nollfrekvensspänningen, Go.
Ekvation (56) kan användas för att hitta ingångsmotståndet för 741 op-amp. Om vi ersätter parametervärdena som anges i Tabell 1 blir ekvation (56)
Vi använder igen antagandena som Rcm är stor, det vill säga R 'F » RF och R 'A » RA. Därefter ges utgångsresistansen hos en 741 op-amp enligt
(57)
EXEMPEL
Beräkna ingångsmotståndet för enhetsförstärkare som visas i Figur 31 (a).
Figur 31 - Enhetsvinstföljare
Lösning: Den ekvivalenta kretsen visas i figur 31 (b). Eftersom vi antar nollfrekvensförstärkningen, Go, och common-mode-resistansen, Rcm, är höga, vi kan försumma termen 
jämfört med (1 +Go)Ri. Ekvation (57) kan inte användas sedan RA = 0. Ingångsmotståndet ges sedan av
Detta är vanligtvis lika med 400 MΩ eller mer, så vi kan försumma R1 (dvs set R1 =
7.2 Spänningsvinst
Vi önskar bestämma spänningsökningen, A+ för den icke-inverterande förstärkaren i figur 32 (a).
Figur 32 - Icke-inverterande förstärkare
Denna vinst definieras av
(58)
Den ekvivalenta kretsen visas i figur 32 (b). Om vi antar RF>>Ro, Rläsa in>>Ro och kretsen kan reduceras till den som visas i figur 32 (c). Om vi definierar ytterligare, så visar resultatet 32 (d).
De antagna förhållandena är önskvärda för att förhindra minskning av den effektiva vinsten. Operationen av att ta Thevenin-ekvivalenterna ändrar den beroende spänningskällan och drivspänningskällan som i figur 32 (d). Anteckna det
(59)
Utgångsspänningen ges av
(60)
Vi kan hitta i genom att applicera KVL till kretsen i figur 32 (d) för att erhålla
(61)
(62)
var
och 
vilket innebär 
.
Lösning för nuvarande, i, vi får
(63)
Spänningsförstärkningen ges av förhållandet mellan utgång och ingångsspänning.
(64)
Som en kontroll av detta resultat kan vi minska modellen till den idealiska op-ampen. Vi använder nollfrekvensförstärkningen, Go, istället för G i ekvation (64) och även följande likheter.
(65)
När vi släpper 
, Ekvation (64) blir
(66)
vilket överensstämmer med resultatet för den idealiserade modellen.
Exempelvis
Hitta vinsten av enhetsförstärkaren som visas i Figur 33.
Figur 33 - Unity gain följareLösning: I denna krets, 
, R 'A = 2Rcmoch RF << R 'A. Vi antar det Go är stor, 
, och vi satte R1 = RF. Ekvation (64) minskar sedan till
(67)
so vut = vin som förväntat.
7.3 multipelinmatningsförstärkare
Vi utvidgar de tidigare resultaten till fallet med icke-inverterande förstärkare med flera spänningsingångar. Figur 34 visar en icke-inverterande förstärkare med flera ingångar.
Figur 34 - Multipel-ingång, icke-inverterande förstärkare
Om ingångar v1, v2, v3, ..., vn appliceras genom ingångsmotstånd R1, R2, R3, ..., Rn, får vi ett speciellt fall av det allmänna resultatet som härleds i kapitel "Idealiska förstärkare", enligt följande:
(68)
Vi väljer
(69)
för att uppnå biasbalans. Utgångsmotståndet finns från ekvation (52).
Som ett specifikt exempel, låt oss bestämma utgångsspänningen för den två-ingående sommaren i Figur 35.
(35)
Utgångsspänningen finns från ekvation (68), enligt följande:
(70)
Vi väljer 
för att uppnå biasbalans. Om vi antar RF = R1 = R2 = RA, så minskar ekvation (70) till vut = v1 + v2, som är en enhetsvinst två-ingångssommar.