7. Неінвертуючий підсилювач

Неінвертуючий підсилювач
Неінвертуючий підсилювач, операційні підсилювачі

Рисунок 29 - Неінвертуючий підсилювач

Малюнок 29 (a) ілюструє неінвертуючий підсилювачі на малюнку 29 (b) показана еквівалентна схема.

Вхідна напруга подається через R1 в неінвертуючий термінал.

7.1 Вхідний і вихідний опір

Команда вхідний опір цього підсилювача виявлено шляхом визначення Thevenin еквівалента вхідного ланцюга. Опір навантаження зазвичай такий, що Rзагрузка >> Ro. Якщо це було неправдою, ефективний прибуток зменшиться, а ефективна вартість Ro буде паралельна комбінація Ro з Rзагрузка. Давайте знову визначимо і R 'F = RF + Ro. Ми нехтуємо R1, оскільки вона набагато менше Rin. Тепер з Rзагрузка >> Ro, ми можемо зменшити малюнок 29 (a) до спрощеної форми на малюнку 30 (a).

операційні підсилювачі, оп-підсилювач, практичний оп-підсилювач

Рисунок 30 - Знижені схеми вхідного опору

Знайдемо Thevenin-еквівалент схеми, оточеної еліптичною кривою, що приводить до малюнка 30 (b). На малюнку 30 (c), опір праворуч від 2Rcm дається v/я '. Для того, щоб оцінити це, пишемо рівняння циклу для отримання

(53)

Таким чином,

(54)

Вхідним опором є паралельна комбінація цієї величини з 2Rcm.

(55)

Нагадаємо, що, R 'F = RF + Ro та Rзагрузка >> Ro. Якщо зберегти тільки найбільш значущі терміни і відзначити це Rcm є великим, Рівняння (55) зводиться до

(56)

де ми знову використовуємо нульову частоту, Go.

Рівняння (56) можна використовувати для пошуку вхідного опору операційного підсилювача 741. Якщо замінити значення параметрів, наведених у таблиці 1, то стає рівняння (56)

Ми знову використовуємо припущення, що Rcm велика, тобто R 'F » RF та R 'A » RA. Тоді вихідний опір операційного підсилювача 741 задається

(57)

приклад

Розрахуйте вхідний опір для повторюваного одиничного коефіцієнта посилення, показаного на малюнку 31 (a).

Послідовником одержання єдності

Рисунок 31 - Послідовник, який отримує єдність

Рішення:  Еквівалентна схема показана на малюнку 31 (b). Оскільки ми припускаємо збільшення нульової частоти, Goі опору спільного режиму, Rcm, високі, ми можемо нехтувати цим терміном  порівняно з (1 +Go)Ri. З тих пір не можна використовувати рівняння (57) RA = 0. Потім задається вхідний опір

Це, як правило, дорівнює 400 MΩ або більше, тому ми можемо нехтувати R1 (тобто R1 = 0).

Посилення напруги 7.2

Ми хочемо визначити посилення напруги, A+ для неінвертуючого підсилювача з малюнка 32 (a).

Неінвертуючий підсилювач

Малюнок 32 - Неінвертуючий підсилювач

Цей коефіцієнт посилення визначається

(58)

Еквівалентна схема показана на малюнку 32 (b). Якщо припустити RF>>Ro, Rзагрузка>>Ro і, схема може бути зведена до тієї, яка показана на малюнку 32 (c). Якщо ми далі визначаємо, то малюнок 32 (d) результати.

Прийняті умови є бажаними для запобігання зменшення ефективного посилення. Операція прийому еквівалентів Thevenin модифікує залежний джерело напруги і джерело напруги водіння, як на малюнку 32 (d). Зверніть увагу на це

(59)

Вихідна напруга задається

(60)

Ми можемо знайти i шляхом застосування KVL до схеми з Фігури 32 (d) для отримання

(61)

(62)

де

та    що означає  .

Рішення для струму, i, отримаємо

(63)

Посилення напруги задається відношенням вихідної напруги до вхідної напруги.

(64)

Як перевірку цього результату, можна звести модель до ідеального операційного підсилювача. Використовується приріст нульової частоти, Go, замість G у Рівнянні (64), а також наступні рівні.

(65)

Коли ми пускаємо Рівняння (64) стає

(66)

що збігається з результатом для ідеалізованої моделі.

Приклад

Знайти коефіцієнт посилення послідовності, що набирає одиницю, показано на малюнку 33.

Одиничні коефіцієнти, практичні підсилювачі, операційні підсилювачі

Малюнок 33 - послідовність набуття єдностіРішення:  У цій схемі , R 'A = 2Rcm та RF << R 'A. Ми припускаємо, що Go великий, , і ми ставимо R1 = RF. Потім рівняння (64) зводиться до

(67)

so vз = vin як і очікувалося.

 

Багатовхідні підсилювачі 7.3

Ми розширюємо попередні результати на випадок неінвертувального підсилювача з безліччю входів напруги. На малюнку 34 показаний неінвертуючий підсилювач з декількома входами.

Багатовхідний неінвертуючий підсилювач

Малюнок 34 - багатовхідний неінвертуючий підсилювач

Якщо входи v1, v2, v3, ..., vn застосовуються через вхідні опори R1, R2, R3, ..., Rn, ми отримуємо приватний випадок загального результату, отриманого в главі “Ідеальні операційні підсилювачі”, наступним чином:

(68)

Ми вибираємо

(69)

досягти балансу ухилу. Вихідний опір знайдено з рівняння (52).

В якості конкретного прикладу визначимо вихідну напругу двовходового літнього на малюнку 35.

(35)

Вихідна напруга знаходиться з рівняння (68) наступним чином:

(70)

Ми вибираємо   досягти балансу ухилу. Якщо припустити RF = R1 = R2 = RA, потім рівняння (70) зменшується на vз = v1 + v2, який є одиничним виграшним літом двох входів.