Инвертујуће оперативно појачало

Оп-Амп (Оперативно појачало) је окосница аналогне електронике. Оперативно појачало је једносмерно повезана електронска компонента која појачава напон са диференцијалног улаза помоћу повратне спреге. Оп-ампери су популарни због своје свестраности, јер се могу конфигурисати на више начина и могу се користити у различитим аспектима. Оп-амп коло се састоји од неколико променљивих као што су ширина опсега, улазна и излазна импеданса, маржа појачања итд. Различита класа оп-појачала има различите спецификације у зависности од тих променљивих. Доступно је много оп-појачала у различитим пакетима интегрисаних кола (ИЦ), нека оп-појачала имају два или више оп-појачала у једном пакету. ЛМ358, ЛМ741, ЛМ386 су неке најчешће коришћене оптичке ИЦ-ове. Можете сазнати више о Оп-појачалима пратећи наш одељак Оп-амп кола.

Оптичко појачало има два диференцијална улазна пина и излазни пин заједно са пиновима за напајање. Та два диференцијална улазна пина су инверзни пин или негативни и нонинвертинг пин или позитивни. Оптичко појачало појачава разлику у напону између ова два улазна пина и даје појачани излаз преко његовог излазног или излазног пина.

У зависности од типа улаза, оп-појачало се може класификовати као инвертујуће појачало или неинвертујуће појачало. У претходном водичу за неинвертујуће оп-амп, видели смо како се користи појачало у неинвертујућој конфигурацији. У овом упутству ћемо научити како се користи оп-појачало у инвертујућој конфигурацији.

Инвертовање конфигурације оперативног појачала

Зове се Инвертујуће појачало, јер оптичко појачало мења фазни угао излазног сигнала тачно за 180 степени ван фазе у односу на улазни сигнал. Као и раније, користимо два спољна отпорника да бисмо створили круг повратне спреге и направили круг затворене петље преко појачала.

У неинвертујућој конфигурацији давали смо позитивне повратне информације преко појачала, али за инвертујућу конфигурацију дајемо негативне повратне информације кроз оптичко коло.

Погледајмо дијаграм повезивања за инвертовање конфигурације оп-амп-а

У горенаведеном инвертујућем оп амп-у видимо да Р1 и Р2 пружају потребне повратне информације кроз оптичко коло. Р2 Ресистор је улазни сигнал отпорник, а Р1 отпорник је феедбацк отпорник. Овај круг повратне спреге присиљава диференцијални улазни напон на готово нулу.

Повратне информације су повезане преко негативног терминала оптичког појачала, а позитивни преко земље. Потенцијал напона на инвертујућем улазу је исти као и потенцијал напона неинвертујућег улаза. Дакле, преко неинвертујућег улаза креира се тачка сабирања Виртуалне Земље, која је у истом потенцијалу као и земља или Земља. Оп-појачало ће деловати као диференцијално појачало.

Дакле, у случају инвертовања оп-појачала, нема струје струје у улазни терминал, такође је улазни напон једнак повратном напону на два отпорника, јер су оба заједнички виртуелни извор тла. Због виртуелног уземљења, улазни отпор оп-појачала једнак је улазном отпору оп-појачала који је Р2. Овај Р2 има везу са појачаним појачањем и појачање се може подесити односом спољних отпорника који се користе као повратна спрега.

Како на улазном прикључку нема протока струје, а диференцијални улазни напон је нула, можемо израчунати добитак затвореног круга оп амп-а. Сазнајте више о изградњи Оп-појачала и његовом раду пратећи везу.

Добитак инвертовања оп

На горњој слици приказана су два отпорника Р2 и Р1, који су повратни отпорници напона дјелитеља напона који се користе заједно са инвертујућим оп-појачалом. Р1 је повратни отпор (Рф), а Р2 је улазни отпор (Рин). Ако израчунамо струју која пролази кроз отпорник онда

и = (Вин - Воут) / (Рин (Р2) - Рф (Р1))

Како је Доут средња тачка преграде, тако можемо закључити

Као што смо раније описали, због виртуелног уземљења или исте тачке сабирања чвора, повратни напон је 0, Доут = 0. Дакле,

Дакле, формула обрнутог појачала за појачање у затвореној петљи ће бити

Добитак (Ав) = (Воут / Вин) = - (Рф / Рин)

Дакле, из ове формуле добијамо било коју од четири променљиве када су остале три променљиве доступне. Оп-амп Калкулатор појачања може се користити за израчунавање добитка инвертирајућих оп-појачала.

Као што можемо видети негативни знак у формули, излаз ће бити за 180 степени ван фазе за разлику од фазе улазног сигнала.

Практични пример окретања појачала

На горњој слици приказана је конфигурација оп-амп-а, где два повратна отпора пружају потребне повратне информације у оп-амп-у. Отпорник Р2 који је улазни отпорник, а Р1 повратни отпорник. Улазни отпорник Р2 који има вредност отпора 1К охма, а повратни отпор Р1 има вредност отпора 10к охма. Израчунаћемо инвертујући добитак оп амп-а. Повратне информације се пружају у негативном прикључку, а позитивни прикључак је повезан са масом.

Формула за инвертовање појачања оп-амп круга-

Добитак (Ав) = (Воут / Вин) = - (Рф / Рин)

У горњем кругу Рф = Р1 = 10к и Рин = Р2 = 1к

Дакле, добитак (Ав) = (Воут / Вин) = - (Рф / Рин) Добитак (Ав) = (Воут / Вин) = - (10к / 1к)

Дакле, добитак ће бити -10 пута, а излаз ће бити 180 степени ван фазе.

Сада, ако појачамо оптичко појачало на -20 пута, колика ће бити вредност повратног отпора ако ће улазни отпорник бити исти? Тако, Добитак = -20 и Рин = Р2 = 1к. -20 = - (Р1 / 1к) Р1 = 20к

Дакле, ако вредност 10к повећамо на 20к, добитак оп-појачала ће бити -20 пута.

Добитак оппојачала можемо повећати променом односа отпорника, међутим није препоручљиво користити нижи отпор као Рин или Р2. Како нижа вредност отпора смањује улазну импедансу и ствара оптерећење улазном сигналу. У типичним случајевима за улазни отпорник користи се вредност од 4,7 к до 10 к.

Када је потребно велико појачање и када бисмо требали осигурати високу импедансу на улазу, морамо повећати вриједност повратних отпорника. Али такође није препоручљиво користити отпорник велике вредности преко Рф. Већи повратни отпор пружа нестабилну границу појачања и не може бити одржив избор за операције повезане са ограниченом пропусном ширином. Типична вредност 100к или мало више од оне која се користи у повратном отпору.

Такође морамо да проверимо пропусност оптичког појачала за поуздан рад при великом појачању.

Сумирајући појачавач или склоп за додавање опционих појачала

Инвертујући оптички појачавач се може користити на разним местима, као што је појачавач сабирача опционог појачала. Једна важна примена инвертовања оп-ампера је сабирајуће појачало или виртуелни мешач земље.

На горњој слици је приказан виртуелни мешач земље или сумирајуће појачало где инвертовани опцијски појачавач меша неколико различитих сигнала преко свог инвертираног терминала. Улаз за инвертујућа појачала је практично у земаљском потенцијалу, што пружа изврсну примену у вези са миксером у раду на аудио мешању.

Као што видимо, различити сигнали се сабирају преко негативног терминала помоћу различитих улазних отпорника. Не постоји ограничење броја различитих улаза сигнала који се могу додати. Појачање сваког различитог сигналног порта одређено је односом повратног отпора Р2 и улазног отпорника одређеног канала.

Такође сазнајте више о примени оп-амп-а пратећи различите склопове засноване на оп-амп-у. Ова инвертујућа оп-амп конфигурација се такође користи у различитим филтерима попут активног нископропусног или активног високопропусног филтера.

Круг трансимпеданционог појачала

Још једна употреба оптичког појачавача са опционим појачалом је коришћење појачала као појачала за трансимпедансу.

У таквом колу оп-појачало претвара врло ниску улазну струју у одговарајући излазни напон. Дакле, појачало трансимпедансе претвара струју у напон.

Може претворити струју из фотодиоде, акцелерометара или других сензора који производе малу струју, а помоћу трансимпеданционог појачавача струја се може претворити у напон.

На горњој слици, инвертовани оптички појачавач који се користи за израду трансимпеданционог појачала који претвара струју изведену из фото-диоде у напон. Појачало пружа малу импедансу преко фотодиоде и ствара изолацију од излазног напона оп-појачала.

У горе наведеном колу користи се само један повратни отпорник. Р1 је повратни отпор велике вредности. Добитак можемо променити променом вредности овог Р1 отпорника. Велико појачање оп-појачала користи стабилно стање где је струја фотодиоде једнака повратној струји кроз отпорник Р1.

Како не пружамо никакву спољну пристраност на фото-диоди, улазни помак напона фотодиоде је врло низак, што производи велико појачање напона без икаквог излазног напона померања. Струја фото-диоде претвориће се у високи излазни напон.

Остале примене Инвертинг оп-амп су -

1. Фазни померач
2. Интегратор
3. У радовима везаним за балансирање сигнала
4. Линеарни РФ миксер
5. Разни сензори користе инвертујуће оптичко појачало за излаз.