8. Inverterande förstärkare
Figur 36 (a) illustrerar en inverterande förstärkare. Figur 36 (b) visar ekvivalentkretsen med hjälp av op-amp-modellen som utvecklats tidigare i detta kapitel.
8.1 Input och Output Resistance
Figur 36 (b) reduceras till Figur 37 (a) om vi låter,
Det är rimligt att anta att dessa ojämlikheter gäller för att, om de inte var sanna, skulle utmatningen ladda in ingången och vinsten skulle minska.
Ett spänningsdelningsförhållande kan användas för att ge ut
och en slinga ekvation ger
Ingångsmotståndet, Rin, erhålls från figur 37 (b), där vi har ersatt den beroende källan med ett ekvivalent motstånd. Värdet på detta motstånd är v-/jag ” som finns från ekvation (xnumx). För stor G (Dvs., ) är det högsta motståndet i figur 37 (b) ungefär noll och .
Utgångsmotståndet hos inverteringsförstärkaren är samma som för den icke-inverterande förstärkaren. Således,
8.2 Spänningsvinst
Vi använder ekvivalenta kretsar i Figur 36 (b) och Figur 37 (a) för att bestämma spänningsökningen. Den inverterande ingångsförstärkningen, A- = vut/vin, erhålls från kretsen i figur 37 (a) genom att återigen göra samma antaganden som vi gjorde för att hitta utmatningsmotståndet.
Dessa antaganden minskar kretsen till det som visas i Figur 38 (a), där vi har ändrat spänningskällan i serie med motstånd mot en strömkälla parallellt med ett motstånd. Motstånden kan sedan kombineras för att ge kretsen i figur 38 (b). Slutligen omvandlas den nuvarande källan tillbaka till spänningskällan för att ge den förenklade kretsen i figur 38 (c).
Slingans ekvation för denna krets ges av
Eftersom vut = Govd, den inverterande spänningsökningen är
Vi kan verifiera detta resultat i förhållande till förstärkningen av den ideala op-ampen genom att göra approximationerna: RA << 2Rcm och G >> 1. Sedan
Detta är detsamma som resultatet som hittades tidigare för den förenklade modellen.
8.3 multipelinmatningsförstärkare
Om spänningarna va, vb, ..., vm appliceras på summeringskopplingen (inverterande ingång till op-amp) genom motstånd Ra, Rb, ..., Rm, såsom visas i figur 39, är utsignalen spänning
För att uppnå bias balans väljer vi
Låt oss definiera
(79)
Utgångsmotståndet är då
Antag nu att endast två ingångar används. Utgångsspänningen är då
Ingångsmotståndet vid va är ungefär lika med Ra, och ingångsmotståndet vid vb är approximativt Rb. Vi kan göra denna krets en enhet-gain två-insats sommaren med en utgångsspänning på
genom att sätta RF = Ra = Rb. Motståndet från den inverterande ingångsterminalen till marken är vald för att uppnå biasbalans. Således, R1 = RF/ 3, och vi har
En lika stor vinst (dvs inte enighet) två-ingångs sommaren erhålls genom inställning och . I detta fall är utgångsspänningen
Ingångsmotståndet är ungefär R. Eftersom RA = R/ 2,
If m ingångarna summeras genom lika motstånd (säg R) är utgångsspänningen
För denna lika stora förstärkare med flera ingångar är ingångsmotståndet för varje ingång ungefär R. Eftersom RA = R/m,
och
Utgångsmotståndet är
Exempelvis
Konstruera och analysera en inverterad förstärkare med tre ingångar med en 741 op-amp där
och ingångsmotståndet är Rmin = 8 kΩ.
Lösning: Vi använder designmetoden i kapitel ”Idealiska förstärkare” för att hitta X = 0, Y = 9, Z = -10.
Sedan
Förstärkarens förstärkare multiplikator är 1 +RF/RA = 10. Vi finner ingångsmotståndet enligt följande:
Utgångsmotståndet är ungefär 75 (10) / 105 = 7.5 mΩ. För att uppnå biasbalans ställer vi in