Ενισχυτής αντιστροφής | Είναι κύκλωμα και εφαρμογή ως ενισχυτής αντιστάσεων

Όπως έχουμε δει στις προηγούμενες συζητήσεις, το κέρδος ανοιχτού βρόχου ενός λειτουργικού ενισχυτή (Op-amp) μπορεί να είναι εξαιρετικά υψηλό, περίπου 1,000,000 ή περισσότερο. Αυτό το πολύ υψηλό κέρδος καθιστά τον λειτουργικό ενισχυτή πολύ ασταθές και ένα πολύ μικρό σήμα εισόδου, ακόμη και αν είναι σε μV, είναι αρκετό για να προκαλέσει την αύξηση της τάσης εξόδου σε ανεξέλεγκτες εκτάσεις όπου κορεστούν και χάνουμε εντελώς τον έλεγχο της εξόδου. Επομένως, πρόκειται να μελετήσουμε σχετικά με τις τροφοδοσίες και τον αντιστρεπτικό ενισχυτή ως λύση στα παραπάνω σχετικά προβλήματα.

Κορεσμός

Πριν μάθουμε για τον αντιστρεπτικό ενισχυτή, πρέπει να γνωρίζουμε τις τροφοδοσίες και τι σημαίνει κορεσμός. Η τάση εξόδου ενός op-amp περιορίζεται σε μια ελάχιστη και μέγιστη τιμή, η οποία είναι σχεδόν ίση με την παρεχόμενη τάση ισχύος.

αναστρέφοντας ενισχυτή
Τερματικά εισόδου Op-amp: είσοδος ενισχυτή αντιστροφής & είσοδος ενισχυτή χωρίς αντιστροφή

Η σύνδεση από την έξοδο στην είσοδο μέσω εξωτερικής καλωδίωσης είναι γνωστή ως σύνδεση ανατροφοδότησης. Υπάρχουν γενικά δύο τύποι ανατροφοδότησης: θετικά σχόλια και αρνητικά σχόλια.

διαμόρφωση σχολίων

Αρνητική ανάδραση και αντιστροφή λειτουργικής διαμόρφωσης ενισχυτή

Αρνητική διαμόρφωση σχολίων

Εάν η ανάδραση είναι συνδεδεμένη στον ακροδέκτη εισόδου του αντιστρεπτικού ενισχυτή (αρνητικό) του op-amp, χρησιμοποιώντας μια κατάλληλη αντίσταση που ονομάζεται αντίσταση ανάδρασης, τότε η ανάδραση είναι γνωστή ως αρνητική ανάδραση. Και, εάν η σύνδεση ανάδρασης πραγματοποιείται μεταξύ της εξόδου και του μη αναστρέψιμου (θετικού) τερματικού του op-amp μέσω κατάλληλης αντίστασης ανάδρασης, τότε είναι γνωστή ως θετική ανάδραση. Στις περισσότερες εφαρμογές του op-amp η αρνητική ανατροφοδότηση χρησιμοποιείται ευρέως.

Η αρνητική ανάδραση οδηγεί σε διαφορετική τιμή τάσης στην είσοδο αντιστροφής (-ve), με αποτέλεσμα ένα νέο σήμα αντί για το πραγματικό σήμα εισόδου, καθώς η αντίστροφη τάση τερματικού θα είναι το άθροισμα των τάσεων και η τάση αρνητικής ανάδρασης που προέρχεται από το τερματικό εξόδου. Επομένως, για να διαχωρίσετε το πραγματικό σήμα εισόδου από το σήμα εισόδου του αντιστρεπτικού τερματικού, ένα Inistor Resistor, R1 χρησιμοποιείται.

Εάν εξετάσουμε ένα ιδανικό ισοδύναμο κύκλωμα, το κέρδος τάσης κλειστού βρόχου είναι

Συγκεκριμένα, εάν η τάση εξόδου είναι VO, εκείνη τη στιγμή

Το κέρδος Α θα είναι άπειρο. η τάση V1 ειδυλλιακά αποδεικνύεται ίσο με το V.2. Αυτό δηλώνεται ως μια κατάσταση εικονικού βραχυκυκλώματος. Ένα ουσιαστικά βραχυκύκλωμα δείχνει ότι εάν η τάση είναι στο ένα και μόνο από τους ακροδέκτες εισόδου θα ενεργήσει αυτόματα στον άλλο ακροδέκτη εισόδου λόγω άπειρου ή πρακτικά πολύ υψηλού κέρδους. Ο ακροδέκτης 2 που δεν αναστρέφει είναι γειωμένος, έτσι V2= 0 και V.1 = 0. Ως εκ τούτου, ο ακροδέκτης 1 είναι σχεδόν γειωμένος, που σημαίνει ότι αντιπροσωπεύει πραγματικά μηδενικό βολτ ακόμη και χωρίς γείωση.

Διαμόρφωση και λειτουργία αναστροφής ενισχυτή

αναστρέφοντας ενισχυτή
Αντιστροφή της διαμόρφωσης op-amp

Τρέχουσα i1 μέσω του R1 μπορεί να δοθεί ως:

Αυτό το τρέχον i1 δεν μπορεί να πάει σε op-amp, αφού ένας ιδανικός ενισχυτής αντιστροφής έχει άπειρη αντίσταση εισόδου και συνεπώς αντλεί μηδενικό ρεύμα. Επομένως, εγώ! θα περάσει από την αντίσταση R2 και θα πάει προς τον τερματικό αρ. 3.

Εφαρμόζοντας το νόμο του ohm, μπορούμε να προσδιορίσουμε το V.όπως και:

Vo = V1 - Εγώ1R2

     = 0 -

Επομένως, το κέρδος τάσης κλειστού βρόχου είναι:

Όπως παρατηρήσαμε ότι το –ve συνοδεύει τον όρο κέρδους κλειστού βρόχου, ως εκ τούτου αυτή η διαμόρφωση του op-amp αναγνωρίζεται ως η αντιστροφή της διαμόρφωσης.

Λόγω της ιδέας του εικονικού εδάφους, η αντίσταση εισόδου ορίζεται ως R= Vi/i= R1

Η εξίσωση για την τάση εξόδου (Vo) υπονοεί ότι το κύκλωμα λειτουργεί γραμμικά για ένα σταθερό κέρδος ενισχυτή Αv ως Vo = Vi x Αv. Αυτή η ιδιότητα είναι πολύ χρήσιμη για τη μετατροπή ενός σήματος μικρού μεγέθους σε ένα πολύ μεγαλύτερο σήμα τάσης. Και καθώς δεν υπάρχουν πυκνωτές στο κύκλωμα του αντιστρεπτικού λειτουργικού ενισχυτή, επομένως, οι τάσεις εισόδου και εξόδου, καθώς και τα ρεύματα στις αντιστάσεις, μπορούν να είναι σήματα DC, και επομένως το op-amp θα μπορεί επίσης να ενισχύσει σήματα DC .

Εφαρμογή αντιστρεπτικού ενισχυτή

Τι είναι ο ενισχυτής αντίστασης;

Ενισχυτής αντοχής ή μετατροπέας ρεύματος σε τάση

Μια πολύ χρήσιμη εφαρμογή ενός αντιστρεπτικού λειτουργικού ενισχυτή είναι αυτή ενός ενισχυτή Trans-σύνθετης αντίστασης ή μετατροπέα ρεύματος σε τάση. Ένα trans-αντίσταση ή ένα trans-σύνθετη αντίσταση op-amp χρησιμοποιείται ως κύκλωμα μετατροπέα ρεύματος σε τάση. Αυτά χρησιμοποιούνται πλήρως στον σχεδιασμό κυκλωμάτων καθώς είναι καλό να μετατρέψετε ένα πολύ μικρό ρεύμα που παράγεται από ένα κύκλωμα ή έναν αισθητήρα σε αρκετά υψηλή αναλογική τάση εξόδου.

Ενισχυτής αντοχής
Ενισχυτής αντοχής ή μετατροπέας ρεύματος σε τάση

Εξετάστε το κύκλωμα στο σχήμα. Η αντίσταση εισόδου Ri στον εικονικό κόμβο είναι το R= V1/i1 = 0 όπως μελετήθηκε προηγουμένως.

Το τρέχον i1 είναι ουσιαστικά ίσο με το Is και έτσι,

i= θ= Ιs

Και, V= -i2Rf = -IsRf

Η τάση o / p είναι άμεσα ανάλογη με το ρεύμα σήματος και την αντίσταση ανάδρασης Rf είναι ισοδύναμη με την αναλογία της τάσης εξόδου προς το ρεύμα στο τερματικό εισόδου.

Θα μάθουμε για τον μη αναστρέψιμο ενισχυτή στην επόμενη ενότητα.

Για περισσότερα άρθρα σχετικά με την Ηλεκτρονική Κάνε κλικ εδώ

Σχετικά με τον Amrit Shaw

Συνδεθείτε στον πρώην συντάκτη μας: LinkedIn (https://www.linkedin.com/in/amrit-shaw/)

Lambda Geeks