Invertující zesilovač: Použití jako transodporový zesilovač

Jak jsme viděli v dřívějších diskusích, zisk otevřené smyčky operačního zesilovače (Op-amp) může být extrémně vysoký, přibližně 1,000,000 XNUMX XNUMX nebo více. Díky tomuto velmi vysokému zisku je operační zesilovač velmi nestabilní a velmi malý vstupní signál, i když jsou v μV, stačí k tomu, aby výstupní napětí vzrostlo do nekontrolovatelných rozsahů tam, kde se saturují, a zcela ztrácíme kontrolu nad výstupem. Proto budeme studovat zpětnou vazbu a invertující zesilovač jako řešení výše uvedených problémů.

Nasycení

Než se dozvíte o invertujícím zesilovači, musíme vědět o zpětných vazbách a o tom, co se rozumí nasycením. Výstupní napětí operačního zesilovače je omezeno na minimální a maximální hodnotu, která je téměř stejná jako dodávané napájecí napětí.

Spojení z výstupu na vstup pomocí externího zapojení je známé jako zpětnovazební připojení. Obecně existují dva typy zpětné vazby: pozitivní zpětná vazba a negativní zpětná vazba.

Negativní zpětná vazba a konfigurace invertujícího operačního zesilovače

Pokud je zpětná vazba připojena ke vstupní svorce invertujícího zesilovače (negativní) operačního zesilovače pomocí vhodného rezistoru zvaného zpětnovazební rezistor, je zpětná vazba známá jako negativní zpětná vazba. A pokud je zpětnovazební spojení provedeno mezi výstupem a neinvertující (kladnou) svorkou operačního zesilovače prostřednictvím vhodného zpětnovazebního rezistoru, pak je to známé jako kladná zpětná vazba. Ve většině aplikací operačního zesilovače se nejčastěji používá negativní zpětná vazba.

Záporná zpětná vazba má za následek jinou hodnotu napětí na invertujícím vstupu (-ve), což má za následek spíše nový signál než skutečný vstupní signál, protože napětí invertující svorky bude součtem napětí a záporného zpětnovazebního napětí pocházejícího z výstupní svorka. Proto k oddělení skutečného vstupního signálu od vstupního signálu invertující svorky použijte vstupní rezistor R₁ se používá.

Pokud uvažujeme o ideálním ekvivalentním obvodu, zisk napětí v uzavřené smyčce je

Konkrétně, pokud je výstupní napětí V_O, V té chvíli

Zisk A bude nekonečno; napětí V₁ idylicky se ukázalo, že se rovná V₂. To je označeno jako podmínka virtuálního zkratu. Prakticky zkrat ukazuje, že to, zda je napětí na jedné a pouze na vstupních svorkách, bude automaticky působit na druhou vstupní svorku kvůli nekonečnému nebo prakticky velmi vysokému zisku. Neinvertující svorka 2 je uzemněna, tedy V₂= 0 a V₁ = 0. Proto je svorka 1 prakticky uzemněna, což znamená, že ve skutečnosti představuje nulový volt, i když není uzemněna.

Konfigurace invertního zesilovače a práce

Aktuální i₁ přes R₁ lze uvést jako:

Tento proud i1 nemůže jít do operačního zesilovače, protože ideální invertující zesilovač ano nekonečný vstupní odpor, a proto kreslí nulu aktuální. Proto já! projde odporem R2 a půjde směrem ke svorce č. 3.

Použitím Ohmova zákona můžeme určit V_o as:

V_o = V₁ - i₁R₂

     = 0 -

Zisk napětí v uzavřené smyčce je tedy:

Jak jsme zjistili, že –ve je doprovázeno termínem zisku uzavřené smyčky, je tato konfigurace operačního zesilovače rozpoznána jako invertující konfigurace.

Díky konceptu virtuálního uzemnění je vstupní odpor definován jako R._i = V_i/i₁ = R₁

Rovnice výstupního napětí (V_o) znamená, že obvod pracuje lineárně pro konstantní zesílení zesilovače A_v jako V_o = V_i x A_v. Tato vlastnost je velmi užitečná pro převod signálu malé velikosti na signál mnohem většího napětí. A jako tam nejsou žádné kondenzátory v obvodu invertujícího operačního zesilovače tedy vstupní a výstupní napětí, stejně jako proudy v rezistorech, mohou být stejnosměrné signály, a proto bude operační zesilovač také schopen zesilovat stejnosměrné signály.

Aplikace invertujícího zesilovače

Co je Transresistance zesilovač?

Transresistorový zesilovač nebo převodník proudu na napětí

Velmi užitečnou aplikací invertujícího operačního zesilovače je trans-impedanční zesilovač nebo převodník proudu na napětí. Jako obvody převodníku proudu na napětí se používá trans-odporový nebo transimpedanční operační zesilovač. Ty se komplexně využívají při navrhování obvodů, protože je dobré převádět velmi malý proud generovaný obvody nebo čidlem na dostatečně vysoké proporcionální výstupní napětí.

Zvažte obvod na obrázku. Vstupní odpor R_i ve virtuálním uzlu je R_i = V₁/i₁ = 0, jak bylo studováno dříve.

Aktuální i₁ se v podstatě rovná I_s a tak,

i₂ =i₁ = I_s

A, V_o = -i₂R_f = -I_sR_f

Napětí o / p je přímo úměrné proudu signálu a odporu R zpětné vazby_f je ekvivalentní poměru výstupního napětí k proudu ve vstupní svorce.

Budeme se učit o neinvertující zesilovač v nadcházející sekci.

Další článek týkající se elektroniky klikněte zde

Také čtení:

• Proč reproduktory používají lpfs v crossover sítích
• Kde jsou LED diody nejčastěji používané v každodenním životě
• Kde se používají spektrální analýzy ve strojírenství
• Proč může být ta standardní dioda použita ve vysokofrekvenčních aplikacích, jako je vf
• Proč jsou důležité usměrňovací diody
• Nevýhody tranzistorové tranzistorové logiky
• Má každý flip flop komplementární výstup
• Nebo aplikace brány
• Existuje hierarchie ve všestrannosti flip-flopu
• Co je usměrňovací dioda