Ikke

Op-Amp, en forkortelse for operationel forstærker er rygraden i Analog elektronik. En funktionsforstærker er en jævnstrømskoblet elektronisk komponent, som forstærker spændingen fra en differentiel indgang ved hjælp af modstandsfeedback. Op-forstærkere er populære for dens alsidighed, da de kan konfigureres på mange måder og kan bruges i forskellige aspekter. Et op-amp kredsløb består af få variabler som båndbredde, input og output impedans, forstærkningsmargen osv. Forskellig klasse af op-forstærkere har forskellige specifikationer afhængigt af disse variabler. Der er masser af op-forstærkere til rådighed i forskellige integrerede kredsløbspakker (IC), nogle op-forstærker har to eller flere op-forstærkere i en enkelt pakke. LM358, LM741, LM386 er nogle almindeligt anvendte Op-amp IC'er. Du kan lære mere om Op-forstærkere ved at følge vores Op-amp kredsløb sektion.

En op-forstærker har to forskellige indgangsstifter og en udgangsstift sammen med strømstifter. Disse to differentielle inputstifter er inverterende pin eller Negative og Non-inverterende pin eller Positive. En op-forstærker forstærker forskellen i spænding mellem disse to indgangsstifter og giver den forstærkede udgang på tværs af sin Vout eller udgangsstiften.

Afhængigt af indgangstypen kan op-amp klassificeres som inverterende eller ikke-inverterende. I denne vejledning lærer vi, hvordan man bruger op-amp i ikke-omvendt konfiguration.

I den ikke-inverterende konfiguration, bliver indgangssignalet tilføres over den ikke-inverterende indgang terminal (Positiv terminal) af op-amp. På grund af dette bliver den forstærkede udgang “ i fase ” med indgangssignalet.

Som vi diskuterede før, har Op-amp brug for feedback for at forstærke indgangssignalet. Dette opnås generelt ved at anvende en lille del af udgangsspændingen tilbage på den inverterende stift (i tilfælde af ikke-inverterende konfiguration) eller i den ikke-inverterende stift (i tilfælde af inverterende stift) ved hjælp af et spændingsdelernetværk.

Ikke-inverterende operationel forstærkerkonfiguration

I det øverste billede vises en op-forstærker med ikke-inverterende konfiguration. Signalet, der skal forstærkes ved hjælp af op-amp, føres ind i den positive eller ikke-inverterende pin på op-amp-kredsløbet, hvorimod en spændingsdeler, der bruger to modstande R1 og R2, tilvejebringer den lille del af output til den inverterende pin på op-amp kredsløbet. Disse to modstande giver den nødvendige feedback til op-amp. I en ideel tilstand vil op-forstærkerens indgangsstift give høj indgangsimpedans, og udgangsstiften vil have lav udgangsimpedans.

Forstærkningen er afhængig af de to feedback-modstande (R1 og R2), der er forbundet som spændingsdelerkonfigurationen. R2 kaldes Rf (Feedback modstand)

Spændingsdelerudgangen, der føres ind i forstærkerens ikke-inverterende stift, er lig med Vin, da Vin og spændingsdelers forbindelsespunkter er placeret over den samme jordnode.

På grund af dette, og da Vout er afhængig af feedback-netværket, kan vi beregne lukket sløjfe spændingsforøgelse som nedenfor.

Gevinst ved ikke-inverterende op-amp

Da spændingsdelerudgangsspænding er den samme som indgangsspænding , er skillelinje Vout = Vin

Så Vin / Vout = R1 / (R1 + Rf) Eller, Vout / Vin = (R1 + Rf) / R1

Den samlede spændingsforstærkning af forstærkeren (Av) er Vout / Vin

Så Av = Vout / Vin = (R1 + Rf) / R1

Ved hjælp af denne formel kan vi konkludere, at den lukkede spændingsforstærkning af en ikke-inverterende operationsforstærker er,

Av = Vout / Vin = 1 + (Rf / R1)

Så ved denne faktor kan op-amp-forstærkning ikke være lavere end enhedsgevinst eller 1. Også gevinsten vil være positiv, og den kan ikke være i negativ form. Gevinsten er direkte afhængig af forholdet mellem Rf og R1.

Nu er det interessant, hvis vi sætter værdien af ​​feedback-modstand eller Rf som 0, vil gevinsten være 1 eller enhed. Og hvis R1 bliver 0, vil gevinsten være uendelig. Men det er kun teoretisk muligt. I virkeligheden er det meget afhængigt af op-amp-opførsel og open-loop-forstærkning.

Op-amp kan også bruges to tilføj spændingsindgangsspænding som summeringsforstærker.

Praktisk eksempel på ikke-inverterende forstærker

Vi vil designe et ikke-inverterende op-amp kredsløb, som vil producere 3x spændingsforstærkning ved udgangen, der sammenligner indgangsspændingen.

Vi laver en 2V- indgang i op-amp. Vi konfigurerer op-amp i ikke-omvendt konfiguration med 3x forstærkningsfunktioner. Vi valgte R1- modstandsværdien som 1,2k. Vi finder ud af værdien af Rf- eller R2- modstand og beregner udgangsspændingen efter forstærkning.

Da forstærkningen er afhængig af modstandene, og formlen er Av = 1 + (Rf / R1)

I vores tilfælde er gevinsten 3, og værdien af R1 er 1. 2k. Så værdien af ​​Rf er, 3 = 1 + (Rf / 1.2k) 3 = 1 + (1.2k + Rf / 1.2k) 3.6k = 1.2k + Rf 3.6k - 1.2k = Rf Rf = 2.4k

Efter forstærkning vil udgangsspændingen være

Av = Vout / Vin 3 = Vout / 2V Vout = 6V

Eksempelkredsløbet er vist i ovenstående billede. R2 er feedbackmodstanden, og den forstærkede udgang vil være 3 gange end indgangen.

Spændingsfølger eller enhedsforstærker

Som diskuteret før, hvis vi laver Rf eller R2 som 0, betyder det, at der ikke er nogen modstand i R2, og modstand R1 er lig med uendeligt, så vil forstærkerens forstærkning være 1, eller det vil opnå enhedsforstærkningen. Da der ikke er nogen modstand i R2, kortsluttes output med den negative eller inverterede input af op-amp. Da forstærkningen er 1 eller enhed, kaldes denne konfiguration som enhedsforstærkerforstærkerkonfiguration eller spændingsfølger eller buffer.

Når vi sætter indgangssignalet på tværs af den positive indgang på op-forstærkeren, og udgangssignalet er i fase med indgangssignalet med en 1x forstærkning, får vi det samme signal over forstærkerudgangen. Således er udgangsspændingen den samme som indgangsspændingen. Spænding ud = Spænding ind.

Så det følger indgangsspændingen og producerer det samme replika-signal på tværs af dets output. Dette kaldes et spændingsfølgerkredsløb.

Den indgangsimpedans af op-amp er meget høj, når en spændingsfølgeren eller enhed gevinst anvendes konfiguration. Nogle gange er indgangsimpedansen meget højere end 1 Megohm. Så på grund af høj indgangsimpedans kan vi anvende svage signaler på tværs af indgangen, og der strømmer ingen strøm i indgangsstiften fra signalkilden til forstærkeren. På den anden side er outputimpedansen meget lav, og den vil producere den samme signalindgang i output.

I ovenstående vises spændingsfølger-konfiguration. Outputtet er direkte forbundet over den negative terminal på op-amp. Gevinsten ved denne konfiguration er 1x.

Som vi ved, Gain (Av) = Vout / Vin Så, 1 = Vout / Vin Vin = Vout.

På grund af høj indgangsimpedans er indgangsstrømmen 0, så indgangseffekten er også 0. Spændingsfølgeren giver stor effektforøgelse på tværs af dens output. På grund af denne adfærd blev spændingsfølgeren brugt som et bufferkredsløb.

Bufferkonfiguration giver også god signalisoleringsfaktor. På grund af denne funktion anvendes spændingsfølger-kredsløb i aktive filtre af Sallen-nøgletype, hvor filtertrin er isoleret fra hinanden ved hjælp af op-amp-konfiguration af spændingsfølger.

Der er også digitale bufferkredsløb tilgængelige som 74LS125, 74LS244 osv.

Da vi kan styre forstærkningen af ​​den ikke-inverterende forstærker, kan vi vælge flere modstandsværdier og kan producere en ikke-inverterende forstærker med et variabelt forstærkningsområde.

Ikke-inverterende forstærkere bruges i lydelektronik sektorer såvel som i omfang, mixere og forskellige steder, hvor digital logik er nødvendig ved hjælp af analog elektronik.