Neinvertující zesilovač: 5 důležitých faktů, které musíte vědět

Úvod do neinvertujícího zesilovače

Neinvertující zesilovač je dalším provozním režimem standardního zesilovače. Jak víme, typické zesilovače mají dva terminály - invertující a neinvertující. Pokud jsou vstupy napájeny neinvertujícími svorkami, je tento provozní režim znám jako neinvertující zesilovač.

Teorie neinvertujícího zesilovače

Princip fungování nebo teorie za neinvertujícím zesilovačem je stejný jako u invertujícího zesilovače a pro neinvertující zesilovač je vstup poskytován v neinvertujícím terminálu. Zesilovač zesiluje výstup se zvláštním ziskem a poskytuje jej ve výrobě. Zisk je závislý na hodnotách odporu a systém zpětné vazby je spojen s invertujícím zesilovačem, aby generoval negativní zpětnou vazbu v systému. Protože systém má negativní zpětnou vazbu, má tento zesilovač větší stabilitu, ale nižší zisk než invertující zesilovač se stejnými hodnotami odporu.

Obvodové schéma neinvertujícího zesilovače

Na následujícím obrázku je schéma zapojení neinvertujícího zesilovače. Na následujícím obrázku je Vin vstupní napětí pro zesilovač, R1 je primární odpor, Rf je odpor zpětné vazby a „I“ je proud přes odpor zpětné vazby. Pozorně studujte obraz, protože tento obraz bude v celém článku označován jako neinvertující obraz zesilovače.

Neinvertující zesilovač Design

Navrhování a neinvertující zesilovač je docela jednoduchý a přímý úkol. Zpočátku je operační zesilovač nastaven na své kladné a -ve. referenční napětí a zemnicí kontakty jsou vyrobeny podle potřeby. Nyní, protože se jedná o neinvertující zesilovač, je vstupní napětí poskytováno na neinvertujícím a invertující terminál je připojen k zemi přes odpor a standardní zpětnovazební odpor je spojen s invertujícím zesilovačem, aby poskytoval -ve. zpětná vazba v neinvertujícím obvodu zesilovače.

Jak funguje neinvertující zesilovač?

Neinvertující zesilovač zesiluje vstupní signál poskytovaný neinvertujícím zesilovačem a odpory v konstrukci zesilovače působí jako faktor zesílení v konkrétní matematické rovnici. Díky virtuálnímu uzemnění se napětí bodu B také objevuje na konci „A“. Takto má uzel A stejné napětí jako vstupní napětí. Opět bude stejný proud protékat invertujícím terminálem jako proud zpětné vazby.

Neinvertující derivace zesilovače

Odvozme rovnice neinvertujícího zesilovače a další základní vzorce. Nejprve předpokládejme, že virtuální zkrat funguje pro zesilovač.

Poté se napětí v uzlu B bude rovnat napětí v uzlu A.

Nyní, VB = Vin.

Vin se tedy objeví také na uzlu A. Proto můžeme říci:

VA = Vin.

Předpokládejme, že výstupní napětí je Vo. Odpor zpětné vazby se říká Rf. Proud přes cestu zpětné vazby je „já“. „Já“ lze napsat níže.

I = (Vo - VA) / Rf

Nebo I = (Vo / Rf) - (VA / Rf) —- (1)

Stejný proud protéká invertující svorkou. Rovnice pro tento terminál,

I = (VA - 0) / R1 = VA / R1 = Vin / R1 —- (2)

Rovnicí rovnice (1) a rovnice (2) můžeme psát -

(Vo / Rf) - (Vin / Rf) = Vin / R1

Nebo Vo / Rf = Vin / R1 + (Vin / Rf)

Nebo Vo / Rf = Vin [(1 / R1) + (1 / Rf)]

Nebo Vo / Rf = Vin [(Rf + R1) / (R1 Rf)]

Nebo Vo = Vin [(Rf + R1) / R1]

Nebo V0 = Vin [1 + (Rf / R1)]

Toto je konečný výstup neinvertujícího zesilovače.

Rovnice neinvertujícího zesilovače

Konečná výstupní rovnice obvodu je známá jako rovnice neinvertujícího zesilovače. Rovnice udává vztah mezi vstupním a výstupním napětím. Faktor zisku lze také pozorovat v rovnici.

V0 = Vin [1 + (Rf / R1)]

Toto je neinvertující rovnice zesilovače. Rf je odpor zpětné vazby, R1 je odpor připojený na invertující svorku. Hodnoty těchto odporů ovlivňují vstupní napětí. Jak vidíme, je-li hodnota (Rf / R1) větší než 1, pak jsme v systému získali. Faktor (Rf / R1) se tedy musí co nejvíce zvýšit. Ale to lze do určité míry udělat.

Neinvertující zesilovač Vout

Hlasitost nebo výstupní napětí neinvertujícího zesilovače nám říká, proč se této sadě operací v zesilovači říká neinvertující zesilovač. Výstupní rovnice neinvertujícího zesilovače je uvedena jako V0 = Vin [1 + (Rf / R1)].

Z výše uvedené rovnice můžeme pozorovat, že výstupní a vstupní napětí jsou ve stejné provozní fázi. Na rozdíl od invertujícího terminálu není výstup zesilovače invertován do záporné fáze. Proto se operační sada nazývá neinvertující zesilovač.

Neinvertující vstupní impedance zesilovače

Ideální operační zesilovač má vlastnost vysoké vstupní impedance, a proto je každý zesilovač navržen tak, aby měl vyšší vstupní impedance. Neinvertující zesilovače nejsou výjimkou. Ukazují vyšší vstupní impedance v operacích.

Zisk neinvertujícího zesilovače

Výstup zesilovače je vstup vynásobený ziskem. Zisk zesilovačů závisí na hodnotách odporu a typu zpětné vazby, kterou má zesilovač. U systému negativní zpětné vazby se zisk snížil a zvyšuje se stabilita systému a u pozitivní zpětné vazby je zisk vyšší, ale síla systému se sníží.

Pro rovnici: Vout = k * Vin, k je zisk zesilovače.

(Je třeba poznamenat: Zisk je poměr výstupního napětí k dodanému vstupnímu napětí. Proto nemá žádné jednotky.)

Zisk neinvertujícího zesilovače

Dříve jsme diskutovali, co je zisk určen pro neinvertující zesilovač. Zjistíme přesný výraz pro zisk neinvertujícího zesilovače.

Obecný výraz výstupního napětí zesilovače je Vout = k * Vin.

O / P ekvⁿ neinvertujícího zesilovače formulovaného jako  

V0 = [1 + (Rf / R1)] * Vin.

Takže k lze vypočítat jako srovnání výše uvedených dvou rovnic.

k = [1 + (Rf / R1)].

Tento výraz rezistoru je znám jako zisk neinvertujícího zesilovače a z toho můžeme pozorovat, že pokud Rf = R1, Vo = 2 * Vin. Takže vstupní napětí je zesíleno faktorem 2. Poměr (Rf / R1) obvykle řídí zisk. Zvýšení Rf zvyšuje hodnotu zisku.

Negativní zisk neinvertujícího operačního zesilovače

Podrobná analýza zisku neinvertující op amp se provádí dříve. Neinvertující záporný zisk operačního zesilovače se označuje jako přesné zesílení zesilovače. Má jinou nomenklaturu, protože operační zesilovač má negativní zpětnou vazbu. Ačkoli je tento termín zavádějící, mnoho čtenářů si myslí, že naznačuje, že neinvertující zesilovač poskytuje záporné hodnoty zisku.

Funkce přenosu neinvertujícího zesilovače

Přenosová funkce systému se týká procesu, který popisuje nebo poskytuje výstup pro každý vstup. Protože zesilovač přijímá dva vstupy a zesiluje je, přenosová funkce bude odrážet to samé. Funkci přenosu lze zapsat jako:

Vo = k * Vi

Zde jsou Vo a Vi dva vstupy a k je zisk.

Neinvertující zesilovač prkénko

Abychom mohli pozorovat a zkoumat funkčnost neinvertujícího zesilovače ve skutečnosti, musíme vytvořit obvod pomocí desky plošných spojů nebo kontaktního pole. Experiment vyžaduje určité vybavení. Jsou uvedeny níže.

1. Odpor 1 kiloohm a deset kiloohmů.
2. IC741
3. Připojení vodičů
4. CRO
5. Prkénko
6. Napájení stejnosměrným napětím

Připojení prkénka je uvedeno níže. Připojte zařízení správně a sledujte výstupní vlnu v CRO.

Šířka pásma neinvertujícího zesilovače

Než se dozvíte o šířce pásma neinvertujícího zesilovače, dejte nám vědět o šířce pásma zesilovače. Šířka pásma je uváděna jako rozsah frekvencí, nad kterým se zesilovač zesilovače dostane nad 70.7%.

Šířka pásma neinvertujícího zesilovače je určena zvážením produktu šířky pásma zisku a jeho následným vydělením neinvertujícím ziskem.

Fázový posun neinvertujícího zesilovače

Fázový posun se obvykle označuje jako změna velikosti vstupního signálu. K dispozici je černá skříňka a poskytujeme vstupní signál +5 V. Nyní, pokud obdržíme -10 V jako výstup, je uvnitř černé skříňky fázový posun. Totéž se děje se zesilovači. Protože poskytujeme vstup do neinvertujícího zesilovače, nedochází ke změně fáze napětí výstupního napětí. Můžeme tedy říci, že je 0^o změna výstupu. U invertujícího terminálu je fázový posun -180^o.

Zisk zesilovače neinvertujícího součtu

Sumační zesilovač poskytuje zesílený součet vstupních napětí jako výstup. V níže uvedeném obvodu jsme dali dvě vstupní napětí jako V1 a V2 v neinvertující svorce zesilovače, protože chceme vytvořit neinvertující sčítací zesilovač.

Aplikováním teorie superpozice k určení napětí v uzlech srovnáme aktuální hodnoty ze větve zpětné vazby a větve invertující svorky.

Výstupní rovnice přichází jako: Vout = [1 + (Rf / Ra)] * [(V1 + V2) / 2]

Zisk neinvertujícího sčítacího zesilovače je tedy [1 + (Rf / Ra)] a je to podobné jako u typických neinvertujících zesilovačů.

Použití neinvertujícího zesilovače | Používá neinvertující zesilovač.

• Jednou z významných aplikací neinvertujícího zesilovače je nabídnout vysokou vstupní impedanci a tento neinvertující operační zesilovač je pro to velmi efektivní.
• Neinvertující operační zesilovače se používají k rozlišení mezi malými obvody uvnitř kaskádového a složitého kurzu.
• Používají se také při různých úvahách o zisku.

K čemu se používají neinvertující zesilovače?

Neinvertující zesilovače se používají pro své vysoké hodnoty impedance a lepší stabilitu díky negativní zpětné vazbě a zisku. Vlastnost neinvertujícího zesilovače, který dává na výstupu zisk nebo odpor, ji proslavila diferenciací obvodů pro kaskádové systémy.

Invertující vs. neinvertující šum zesilovače

Invertující zesilovače poskytují větší zisk šumu než neinvertující zesilovače. Stává se to proto, že zdroj proudu a napětí najde jinou hodnotu zisku než výstup. Zisk šumu je velmi důležitým parametrem pro měření výkonu zesilovače.

Neinvertující vyrovnávací zesilovač

Neinvertující vyrovnávací zesilovač nebo vyrovnávací zesilovač nebo vyrovnávací operační zesilovač je konkrétní typ operačního zesilovače, který přijímá jediný vstup přes neinvertující zesilovač a poskytuje zisk jednotky. Invertující terminál je zkratován, přičemž výstup vytváří negativní zpětnou vazbu. Takové zesilovače nabízejí vysokou vstupní impedanci, nižší výstupní impedanci a vysoký proudový příjem.

Vyrovnávací paměti se používají pro jistič nebo pro zabránění zatížení vstupu.

Neinvertující zesilovač s kondenzátorem

K implementaci různých přenosových funkcí lze přidat neinvertující zesilovač s kondenzátorem. Kondenzátor může z neinvertujícího zesilovače udělat integrátor nebo derivátor.

Pomocí kondenzátorů lze neinvertující zesilovače také transformovat na AC vázané obvody nebo na „napůl napájenou lištu“.

Neinvertující zesilovač s referenčním napětím

Neinvertující zesilovače jsou konfigurovány s referenčními napětími. Referenční napětí jsou pro operační zesilovače zásadní, protože představují mezní hodnotu pro výstupy. Zesilovač nemůže překročit kladné referenční napětí nebo jít pod záporné referenční napětí.

Často kladené otázky

1. Na co se používá neinvertující zesilovač?

Odpověď: Neinvertující zesilovače se používají pro své vysoké hodnoty impedance a lepší stabilitu díky negativní zpětné vazbě a zisku. Vlastnost neinvertujícího zesilovače, který dává na výstupu zisk nebo odpor, ji proslavila diferenciací obvodů pro kaskádové systémy.

2. Který je lepší invertující nebo neinvertující zesilovač?

Odpověď: Invertující zesilovače jsou výhodnější než neinvertující zesilovače. Rychlost přeběhu a poměr odmítnutí ve standardním režimu (CMRR) je u invertujícího zesilovače vyšší než u neinvertujícího zesilovače.

3. Nakreslete křivku neinvertujícího zesilovače.

Odpověď: Na následujícím obrázku je znázorněn průběh neinvertujícího zesilovače. Můžeme pozorovat, že výstup je zesílen a je ve stejné fázi jako vstup.

4. Pro jakou aplikaci se používá invertující zesilovač a pro jakou aplikaci se používá neinvertující zesilovač?

Odpověď: Aplikace, kde uživatel potřebuje vyšší zisk, lepší rychlost přeběhu, lepší CMRR, si vyberou invertující zesilovač. A pokud uživatel potřebuje vyšší dynamickou stabilitu systému, měl by si vybrat neinvertující zesilovač.

5. Jaké jsou výhody invertujícího zesilovače oproti neinvertujícím?

Odpověď: Invertující zesilovač poskytuje větší zisk, lepší rychlost přeběhu, vyšší CMRR než neinvertující zesilovač.

6. Jaké jsou typické podmínky neinvertujícího zesilovače pro provoz v lineární oblasti?

Odpověď: Uvažujme, Rs je typický vstupní odpor, Rf je odpor zpětné vazby, Vcc je saturační napětí a Vg je referenční napětí. Podmínkou pro práci v lineární oblasti ideálního operačního zesilovače bude:

(Rs + Rf) / Rs> | Vcc / vg |

7. Proč není virtuální zem aplikována na neinvertující zesilovač?

Odpověď: I když se studenti často ptají na otázku, v samotném problému je technická závada. Virtual Ground je vlastnost zesilovače, ale nejde o zákon, který lze skutečně použít. Nyní pro neinvertující terminál není v obvodu přítomen žádný uzel, což není dobré.

8. Proč je IP odolnost invertujícího a neinvertujícího opamu nekonečná?

Odpověď: Vstupní odpor neinvertující op amp je nekonečná, ale prakticky pokud se tato hodnota impedance zvýší, tím menší proud bude skutečně odebírat. Podmínka je nezbytná pro to, aby operační zesilovač fungoval a zesiloval týdenní signál účinným způsobem.

9. Proč v neinvertujícím zesilovači není napětí přes zpětnovazební rezistor?

Odpověď: Pro neinvertující obvod sledovače napětí, nedochází k poklesu napětí přes invertující svorku a v ideálním případě by odporem neměl protékat žádný proud.

10. Proč musí být hodnota zpětnovazebních rezistorů větší než hodnota vstupních rezistorů v případě neinvertujícího zesilovače OP amp?

Odpověď: Zisk neinvertujícího zesilovače je uveden jako [1 + (Rf / Ra)]. Můžeme pozorovat, že zvýšení Rf (zpětnovazební odpor) zvýší celkový zisk systému. Proto je hodnota zpětnovazebního rezistoru udržována vynikající než hodnoty vstupního odporu.

11. Co se stane, když chci přidat kondenzátor s kladnou zpětnou vazbou do neinvertujícího zesilovače? A co hluková a fázová rezerva?

Odpověď: Pokud do neinvertujícího zesilovače přidáte kondenzátor s kladnou zpětnou vazbou, obvod bude fungovat jako multivibrátor. Hodnota RC bude ovládat oscilaci. Šum a fázová rezerva nejsou tak důležité.

Další článek týkající se elektroniky klikněte zde

Také čtení:

• Techniky převodu Ttl na CMOS
• Proč jsou důležité usměrňovací diody
• Fungují všechny zesilovače stejně
• Poskytuje zenerova dioda ochranu proti přepětí
• Kdy nastane kvantizační chyba při převodu signálu
• Operační zesilovač operační zesilovač
• Jak funguje dioda
• Ovlivňuje kvalita zesilovače zvukový výstup?
• Jak modulační techniky zlepšují přenos signálu
• Kdy byste měli vyměnit diodu v obvodu

Sudipta Royová

Ahoj, jsem Sudipta Roy. Udělal jsem B. Tech v elektronice. Jsem nadšenec do elektroniky a v současnosti se věnuji oboru Elektronika a komunikace. Mám velký zájem o objevování moderních technologií, jako je AI a strojové učení. Moje práce se věnují poskytování přesných a aktualizovaných údajů všem studentům. Pomáhat někomu při získávání znalostí mi přináší nesmírnou radost.
Spojme se přes LinkedIn –