Niet

Op-Amp, een afkorting van operationele versterker, is de ruggengraat van analoge elektronica. Een operationele versterker is een DC-gekoppelde elektronische component die de spanning van een differentiële ingang versterkt met behulp van weerstandsterugkoppeling. Op-Amps zijn populair vanwege hun veelzijdigheid, omdat ze op veel manieren kunnen worden geconfigureerd en in verschillende aspecten kunnen worden gebruikt. Een opamp-schakeling bestaat uit enkele variabelen zoals bandbreedte, ingangs- en uitgangsimpedantie, versterkingsmarge enz. Verschillende klassen van opamps hebben verschillende specificaties, afhankelijk van die variabelen. Er zijn tal van op-amps beschikbaar in verschillende IC-pakketten (Integrated Circuit), sommige op-amp-ic's hebben twee of meer op-amps in een enkel pakket. LM358, LM741, LM386 zijn enkele veelgebruikte Op-amp IC's. U kunt meer leren over op-amps door onze sectie Op-amp-circuits te volgen.

Een op-amp heeft twee differentiële ingangspennen en een uitgangspen samen met stroompennen. Die twee differentiële ingangspennen zijn inverterende pin of negatieve en niet-inverterende pin of positief. Een op-amp versterkt het verschil in spanning tussen deze twee ingangspennen en levert de versterkte uitgang over zijn Vout of uitgangspen.

Afhankelijk van het invoertype kan op-amp worden geclassificeerd als inverterend of niet-inverterend. In deze tutorial zullen we leren hoe we op-amp kunnen gebruiken in een niet-inverterende configuratie.

In de niet-inverterende configuratie wordt het ingangssignaal aangelegd over de niet-inverterende ingang aansluiting (positieve aansluiting) van de op-amp. Hierdoor wordt de versterkte uitgang “ in fase ” met het ingangssignaal.

Zoals we eerder hebben besproken, heeft Op-amp feedback nodig om het ingangssignaal te versterken. Dit wordt over het algemeen bereikt door een klein deel van de uitgangsspanning terug te sturen naar de inverterende pin (in het geval van een niet-inverterende configuratie) of in de niet-inverterende pin (in het geval van een inverterende pin), met behulp van een spanningsdelernetwerk.

Niet-inverterende operationele versterkerconfiguratie

In de bovenste afbeelding wordt een op-amp met niet-inverterende configuratie weergegeven. Het signaal dat moet worden versterkt met behulp van de op-amp, wordt naar de positieve of niet-inverterende pin van het op-amp-circuit geleid, terwijl een spanningsdeler met twee weerstanden R1 en R2 het kleine deel van de uitvoer naar de inverterende pin van het op-amp-circuit. Deze twee weerstanden geven de vereiste feedback aan de op-amp. In een ideale toestand zal de ingangspen van de op-amp een hoge ingangsimpedantie leveren en zal de uitgangspen een lage uitgangsimpedantie hebben.

De versterking is afhankelijk van die twee feedbackweerstanden (R1 en R2) die zijn aangesloten als de spanningsdelerconfiguratie. R2 wordt Rf (Feedback- weerstand) genoemd

De uitgang van de spanningsdeler die naar de niet-inverterende pin van de versterker wordt gevoerd, is gelijk aan de Vin, aangezien Vin en de verbindingspunten van de spanningsdeler zich over hetzelfde aardknooppunt bevinden.

Hierdoor, en aangezien de Vout afhankelijk is van het feedbacknetwerk, kunnen we de spanningsversterking met gesloten lus berekenen zoals hieronder.

Winst van niet-inverterende op-amp

Omdat de uitgangsspanning van de spanningsdeler hetzelfde is als de ingangsspanning , is de verdeler Vout = Vin

Dus Vin / Vout = R1 / (R1 + Rf) Of, Vout / Vin = (R1 + Rf) / R1

De totale spanningsversterking van de versterker (Av) is Vout / Vin

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

Met behulp van deze formule kunnen we concluderen dat de spanningsversterking met gesloten lus van een niet-inverterende operationele versterker is,

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

Dus met deze factor kan de op-amp-versterking niet lager zijn dan eenheidswinst of 1. Ook zal de winst positief zijn en kan deze niet in negatieve vorm zijn. De winst is direct afhankelijk van de verhouding tussen Rf en R1.

Nu, interessant is dat als we de waarde van feedbackweerstand of Rf op 0 zetten, de versterking 1 of eenheid is. En als de R1 wordt 0, dan is de winst zal zijn oneindig. Maar het is alleen theoretisch mogelijk. In werkelijkheid is het sterk afhankelijk van het op-amp-gedrag en de open-lusversterking.

Op-amp kan ook worden gebruikt twee toevoegspanning ingangsspanning als sommerende versterker.

Praktisch voorbeeld van niet-inverterende versterker

We zullen een niet-inverterend op-amp-circuit ontwerpen dat 3x spanningsversterking aan de uitgang zal produceren door de ingangsspanning te vergelijken.

We zullen een 2V- ingang maken in de op-amp. We zullen de op-amp configureren in een niet-inverterende configuratie met 3x versterkingsmogelijkheden. We hebben de R1- weerstandswaarde als 1,2k geselecteerd. We zullen de waarde van de Rf- of R2- weerstand te weten komen en de uitgangsspanning na versterking berekenen.

Omdat de versterking afhankelijk is van de weerstanden en de formule is Av = 1 + (Rf / R1)

In ons geval is de winst 3 en de waarde van R1 is 1. 2k. Dus de waarde van Rf is, 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

Na versterking zal de uitgangsspanning zijn

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

Het voorbeeldcircuit wordt getoond in de bovenstaande afbeelding. R2 is de feedbackweerstand en de versterkte output zal 3 keer zo zijn als de input.

Voltage Follower of Unity Gain Amplifier

Zoals eerder besproken, als we Rf of R2 als 0 maken, betekent dit dat er geen weerstand is in R2 en dat weerstand R1 gelijk is aan oneindig, dan zal de versterking van de versterker 1 zijn of zal het de eenheidswinst behalen. Omdat er geen weerstand is in R2, is de uitgang kortgesloten met de negatieve of omgekeerde ingang van de op-amp. Aangezien de versterking 1 of eenheid, wordt deze configuratie genoemd als eenheid versterker configuratie of spanningsvolger of buffer.

Als we het ingangssignaal over de positieve ingang van de op-amp plaatsen en het uitgangssignaal in fase is met het ingangssignaal met een versterking van 1x, krijgen we hetzelfde signaal over de versterkeruitgang. De uitgangsspanning is dus hetzelfde als de ingangsspanning. Spanning uit = Spanning in.

Het volgt dus de ingangsspanning en produceert hetzelfde replicasignaal over zijn uitgang. Dit is waarom het een spanningsvolgercircuit wordt genoemd.

De ingangsimpedantie van de op-amp is erg hoog wanneer een spanningsvolger of eenheidsversterkingsconfiguratie wordt gebruikt. Soms is de ingangsimpedantie veel hoger dan 1 megohm. Dus vanwege de hoge ingangsimpedantie kunnen we zwakke signalen over de ingang voeren en zal er geen stroom in de ingangspen stromen van de signaalbron naar de versterker. Aan de andere kant is de uitgangsimpedantie erg laag en zal deze dezelfde signaalinvoer produceren als in de uitgang.

In de bovenstaande afbeelding wordt de configuratie van de spanningsvolger getoond. De uitgang is rechtstreeks verbonden met de negatieve pool van de op-amp. De winst van deze configuratie is 1x.

Zoals we weten, Winst (Av) = Vout / Vin Dus, 1 = Vout / Vin Vin = Vout.

Vanwege de hoge ingangsimpedantie is de ingangsstroom 0, dus het ingangsvermogen is ook 0. De spanningsvolger zorgt voor een grote vermogensversterking over zijn uitgang. Vanwege dit gedrag wordt de spanningsvolger gebruikt als een buffercircuit.

De bufferconfiguratie biedt ook een goede signaalisolatiefactor. Vanwege deze functie wordt een spanningsvolgercircuit gebruikt in actieve filters van het type Sallen-key, waarbij filtertrappen van elkaar worden geïsoleerd met behulp van een spanningsvolger-op-amp-configuratie.

Er zijn ook digitale buffercircuits beschikbaar, zoals 74LS125, 74LS244 etc.

Omdat we de versterking van de niet-inverterende versterker kunnen regelen, kunnen we meerdere weerstandswaarden selecteren en een niet-inverterende versterker produceren met een variabel versterkingsbereik.

Niet-inverterende versterkers worden gebruikt in audio-elektronica-sectoren, maar ook in scoop, mixers en verschillende plaatsen waar digitale logica nodig is met behulp van analoge elektronica.