Ikke

Op-Amp, forkortelse for operasjonsforsterker, er ryggraden i Analog elektronikk. En operasjonsforsterker er en DC-koblet elektronisk komponent som forsterker spenningen fra en differensialinngang ved hjelp av motstandsfeedback. Op-Amps er populære for allsidigheten, da de kan konfigureres på mange måter og kan brukes i forskjellige aspekter. En op-amp krets består av få variabler som båndbredde, inngang og utgangsimpedans, forsterkningsmargin osv. Ulike klasser av forsterkere har forskjellige spesifikasjoner avhengig av disse variablene. Det er mange op-forsterkere tilgjengelig i forskjellige integrerte kretspakker (IC), noen op-amp-er har to eller flere forsterkere i en enkelt pakke. LM358, LM741, LM386 er noen ofte brukte Op-amp ICer. Du kan lære mer om Op-amp ved å følge seksjonen vår om Op-amp kretser.

En op-amp har to differensialinngangspinner og en utgangspinne sammen med strømpinner. Disse to differensialinngangspinnene er inverterende pinner eller negative og ikke-inverterende pinner eller positive. En op-amp forsterker forskjellen i spenning mellom disse to inngangspinnene og gir den forsterkede utgangen over sin Vout eller output pin.

Avhengig av inngangstypen kan op-amp klassifiseres som inverterende eller ikke-inverterende. I denne opplæringen vil vi lære hvordan du bruker op-amp i ikke-omvendt konfigurasjon.

I den ikke-inverterende konfigurasjon, blir inngangssignalet som påtrykkes over den ikke-inverterende inngangsterminal (positiv terminal) av op-amp. På grunn av dette blir den forsterkede utgangen “ i fase ” med inngangssignalet.

Som vi diskuterte tidligere, trenger Op-amp tilbakemelding for å forsterke inngangssignalet. Dette oppnås vanligvis ved å bruke en liten del av utgangsspenningen tilbake til den inverterende pinnen (i tilfelle ikke-inverterende konfigurasjon) eller i den ikke-inverterende pinnen (i tilfelle den inverterende pinnen), ved hjelp av et spenningsdelernettverk.

Ikke-inverterende konfigurasjon av operasjonsforsterker

I det øvre bildet vises en op-amp med ikke-inverterende konfigurasjon. Signalet som trengs for å bli forsterket ved hjelp av op-amp blir matet inn i den positive eller ikke-inverterende pin på op-amp kretsen, mens en spenningsdeler som bruker to motstander R1 og R2 gir den lille delen av utgangen til den inverterende pin på op-amp kretsen. Disse to motstandene gir ønsket tilbakemelding til op-amp. I en ideell tilstand vil inngangspinnen til op-amp gi høy inngangsimpedans og utgangspinnen vil ha lav utgangsimpedans.

Forsterkningen er avhengig av de to tilbakemeldingsmotstandene (R1 og R2) som er koblet til som spenningsdelerkonfigurasjonen. R2 er referert til som Rf (Feedback motstand)

Spenningsdelerutgangen som mates inn i den ikke-inverterende pinnen på forsterkeren er lik Vin, ettersom Vin og spenningsdelerens krysspunkter ligger over samme jordnode.

På grunn av dette, og da Vout er avhengig av tilbakemeldingsnettverket, kan vi beregne lukket sløyfespenning som nedenfor.

Gevinst ved ikke-inverterende Op-amp

Siden spenningsdelerutgangsspenningen er den samme som inngangsspenningen , er skillelinjen Vout = Vin

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

Den totale spenningsforsterkningen til forsterkeren (Av) er Vout / Vin

Så, Av = Vout / Vin = (R1 + Rf) / R1

Ved å bruke denne formelen kan vi konkludere med at lukket sløyfespenningsforsterkning til en ikke-inverterende operasjonsforsterker er,

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

Så ved denne faktoren kan ikke forsterkningsforsterkningen være lavere enn enhetsgevinst eller 1. Også gevinsten vil være positiv, og den kan ikke være i negativ form. Gevinsten er direkte avhengig av forholdet mellom Rf og R1.

Nå, interessant er at hvis vi setter verdien av tilbakemeldingsmotstand eller Rf som 0, vil gevinsten være 1 eller enhet. Og hvis R1 blir 0, vil gevinsten være uendelig. Men det er bare mulig teoretisk. I virkeligheten er det mye avhengig av op-amp oppførsel og open-loop gevinst.

Op-amp kan også brukes to legge til spenningsinngangsspenning som summeringsforsterker.

Praktisk eksempel på ikke-inverterende forsterker

Vi vil designe en ikke-inverterende op-amp krets som vil gi 3x spenningsforsterkning ved utgangen som sammenligner inngangsspenningen.

Vi vil lage en 2V- inngang i op-amp. Vi konfigurerer op-amp i ikke-omvendt konfigurasjon med 3x forsterkningsfunksjoner. Vi valgte R1- motstandsverdien som 1,2k. Vi vil finne ut verdien av Rf- eller R2- motstanden og beregne utgangsspenningen etter forsterkning.

Da forsterkningen er avhengig av motstandene og formelen er Av = 1 + (Rf / R1)

I vårt tilfelle er gevinsten 3 og verdien på R1 er 1. 2k. Verdien av 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

Etter forsterkning vil utgangsspenningen være

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

Eksempelkretsen er vist i bildet ovenfor. R2 er tilbakemeldingsmotstanden og den forsterkede utgangen vil være 3 ganger enn inngangen.

Spenningsfølger eller enhetsforsterker

Som diskutert tidligere, hvis vi lager Rf eller R2 som 0, betyr det at det ikke er noen motstand i R2, og motstand R1 er lik uendelig, så vil forsterkeren få 1 eller det vil oppnå enhetsforsterkningen. Siden det ikke er noen motstand i R2, blir utgangen kortsluttet med den negative eller inverterte inngangen til op-amp. Da forsterkningen er 1 eller enhet, kalles denne konfigurasjonen som enhetsforsterkerkonfigurasjon eller spenningsfølger eller buffer.

Når vi setter inngangssignalet over den positive inngangen til op-amp og utgangssignalet er i fase med inngangssignalet med 1x forsterkning, får vi det samme signalet over forsterkerutgangen. Dermed er utgangsspenningen den samme som inngangsspenningen. Spenning ut = Spenning inn.

Så den vil følge inngangsspenningen og produsere det samme replikasignalet over utgangen. Det er derfor det kalles en spenningsfølgerkrets.

Den inngangsimpedans av op-amp er meget høy når en spenningsfølger eller enhetsforsterkning konfigurasjon som benyttes. Noen ganger er inngangsimpedansen mye høyere enn 1 Megohm. Så på grunn av høy inngangsimpedans kan vi bruke svake signaler over inngangen, og ingen strøm vil strømme i inngangspinnen fra signalkilden til forsterkeren. På den annen side er utgangsimpedansen veldig lav, og den vil gi samme signalinngang, i utgangen.

I den ovennevnte bildespenning følger konfigurasjonen. Utgangen er direkte koblet over den negative terminalen på op-amp. Gevinsten av denne konfigurasjonen er 1x.

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

På grunn av høy inngangsimpedans er inngangsstrømmen 0, så inngangseffekten er også 0 også. Spenningsfølgeren gir stor kraftforsterkning på tvers av utgangen. På grunn av denne oppførselen ble spenningsfølgeren brukt som en bufferkrets.

Bufferkonfigurasjon gir også god signalisoleringsfaktor. På grunn av denne funksjonen brukes spenningsfølgerkrets i Sallen-key-aktive filtre der filtertrinnene er isolert fra hverandre ved hjelp av spenningsfølgerens op-amp-konfigurasjon.

Det er også digitale bufferkretser, som 74LS125, 74LS244 etc.

Siden vi kan kontrollere forsterkningen til den ikke-inverterende forsterkeren, kan vi velge flere motstandsverdier og kan produsere en ikke-inverterende forsterker med et variabelt forsterkningsområde.

Ikke-inverterende forsterkere brukes i lydelektronikksektorer, så vel som i omfang, miksere og forskjellige steder der digital logikk er nødvendig ved bruk av analog elektronikk.