Nie-omkeerversterker: 5 belangrike feite wat u moet weet

Inleiding tot nie-omkeerversterker

Die nie-omkeerversterker is 'n ander modus van werking vir 'n standaardversterker. Soos ons weet, het tipiese versterkers twee terminale - omkeer en nie-omkeer. Wanneer insette deur nie-omkeerklemme gelewer word, staan ​​daardie werkswyse bekend as 'n nie-omkeerversterker.

Nie-omkerende versterker teorie

Die werkbeginsel of die teorie agter die nie-omkeerversterker is dieselfde as 'n omkeerversterker en vir nie-omkeerversterker word die insette in die nie-omkeerterminal voorsien. Die versterker versterk die uitset met 'n bepaalde wins en gee dit in produksie. Die wins is afhanklik van die weerstandwaardes, en die terugvoerstelsel word met die omkeerversterker verbind om negatiewe terugvoer in die stelsel te genereer. Aangesien die stelsel negatiewe terugvoer het, het hierdie versterker meer stabiliteit maar 'n laer wins as 'n omkeerversterker met dieselfde weerstandswaardes.

Nie-omkerende versterkerkringdiagram

Die onderstaande beeld beeld die stroombaandiagram van 'n nie-omkeerversterker uit. In die onderstaande beeld is Vin die insetspanning vir die versterker, R1 is die primêre weerstand, Rf is die terugvoerweerstand, en 'I' is die stroom deur die terugvoerweerstand. Bestudeer die beeld noukeurig aangesien daar deur die hele artikel na hierdie beeld verwys sal word as die nie-omkeerversterkerbeeld.

nie-inverterende versterker
Image Credit: Induktiewe vragOp-Amp nie-omkeerversterker, gemerk as publieke domein, meer besonderhede oor Wikimedia Commons

Nie-omkerende versterkerontwerp

Ontwerp van 'n nie-inverterende versterker is nogal 'n eenvoudige en reguit taak. Aanvanklik is die op-versterker ingestel met sy positiewe en -ve. verwysingsspanning en grondkontakte word gemaak soos benodig. Nou, aangesien dit 'n nie-omkeerversterker is, word die insetspanning by die nie-omkeer- en inverterende terminaal aan die grond gekoppel deur 'n weerstand en standaardterugvoerweerstand word geassosieer met die omkeerversterker om -ve te verskaf. terugvoer in die nie-omkeerversterkerkring.

Hoe werk 'n nie-omkeerversterker?

Die nie-inverterende versterker versterk die insetsein wat by die nie-inverterende versterker verskaf word en weerstande in die versterker se ontwerp dien as die versterkingsfaktor in 'n bepaalde wiskundige vergelyking. As gevolg van die virtuele aarding, verskyn die B-punt se spanning ook aan die 'A'-kant. Dit is hoe die A-knoop dieselfde spanning as die insetspanning het. Weereens sal dieselfde stroom deur die omkeerterminaal vloei as dié van die terugvoerpad.

Nie-omkeer versterker afleiding

Kom ons lei die nie-inverterende versterkervergelykings en ander noodsaaklike formules af. Aanvaar eers dat virtuele kortsluiting vir die versterker werk.

Dan sal die spanning by die B-knoop gelyk wees aan die spanning by die A-knoop.

Nou, VB = Vin.

Die Vin sal dus ook by die A-knoop verskyn. Daarom kan ons sê,

VA = Vin.

Kom ons neem aan die uitsetspanning is Vo. Daar word gesê dat die terugvoerweerstand Rf is. Die stroom deur die terugvoerpad is 'I'. Die 'ek' kan soos hieronder geskryf word.

I = (Vo – VA) / Rf

Of, I = (Vo / Rf) – (VA / Rf) —- (1)

Dieselfde stroom vloei deur die inverterende terminaal. Dus, die vergelyking vir daardie terminaal,

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

As vergelyking (1) en vergelyking (2) vergelyk word, kan ons skryf –

(Vo / Rf) – (Vin / Rf) = Vin / R1

Of, Vo ​​/ Rf = Vin / R1 + (Vin / Rf)

Of, Vo ​​/ Rf = Vin [ (1/R1) + (1/Rf)]

Of, Vo ​​/ Rf = Vin [ (Rf + R1) / (R1 Rf)]

Of, Vo ​​= Vin [(Rf + R1) / R1]

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

Dit is die finale uitset van die nie-omkeerversterker.

Nie-omkerende versterkervergelyking

Die finale uitsetvergelyking van die stroombaan staan ​​bekend as die nie-omkeerversterkervergelyking. Die vergelyking gee die verband tussen die inset- en uitsetspanning. Die winsfaktor kan ook in die vergelyking waargeneem word.

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

Dit is die nie-omkerende versterkervergelyking. Die Rf is die terugvoerweerstand, R1 is die weerstand gekoppel aan omkeerterminaal. Die waardes van hierdie weerstande beïnvloed die insetspanning. Soos ons kan sien, as die waarde van (Rf/R1) groter as 1 is, dan het ons in die stelsel gewen. Die (Rf/R1) faktor moet dus soveel as moontlik verhoog. Maar dit kan tot 'n mate gedoen word.

Nie-omkerende versterker Vout

Die vout of die uitsetspanning van die nie-inverterende versterker vertel ons hoekom hierdie stel werking in die versterker die nie-inverterende versterker genoem word. Die uitsetvergelyking van die nie-inverterende versterker word gegee as V0 = Vin [ 1 + (Rf/R1)].

Uit die bogenoemde vergelyking kan ons waarneem dat die uitset- en insetspanning in dieselfde werksfase is. Anders as 'n inverterende terminaal, word die uitset van die versterker nie na die negatiewe fase omgekeer nie. Dit is hoekom die operasiestel 'n nie-inverterende versterker genoem word.

Nie-omkerende versterker-insetimpedansie

'n Ideale op-versterker het die eienskap van hoë insetimpedansie en dit is hoekom elke versterker ontwerp is om groter insetimpedansies te hê. Nie-omkerende versterkers is geen uitsonderings nie. Hulle toon hoër insetimpedansies in bedrywighede.

Wins van nie-omkerende versterker

Die uitset van 'n versterker is die inset vermenigvuldig met die wins. Die wins van versterkers hang af van die weerstandswaardes en die tipe terugvoer wat die versterker het. Vir die negatiewe terugvoerstelsel het die wins afgeneem, en die stelsel se stabiliteit verhoog, en vir positiewe terugvoer is die wins hoër, maar die sterkte van die stelsel word verminder.

Vir die vergelyking: Vout = k * Vin, k is die wins van die versterker.

(Punk om kennis te neem: Versterking is 'n verhouding van die uitsetspanning tot die verskafde insetspanning. Dit is hoekom dit geen eenhede het nie.)

Nie-omkeer versterker wins

Ons het vroeër bespreek wat wins vir 'n nie-omkeerversterker is. Kom ons vind die presiese uitdrukking vir die wins van 'n nie-omkerende versterker uit.

Die algemene uitdrukking van die versterker se uitsetspanning is Vout = k * Vin.

Die O/P-vergelykingn van die nie-omkerende versterker geformuleer as  

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

Dus, k kan bereken word soos deur die vergelyking van bogenoemde twee vergelykings.

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

Hierdie uitdrukking van die resistor staan ​​bekend as die versterking van die nie-inverterende versterker en hieruit kan ons waarneem dat as Rf = R1, Vo = 2 * Vin. Dus, die insetspanning word versterk met 'n faktor van 2. Die (Rf/R1) verhouding beheer tipies die wins. Die verhoging van Rf verhoog die winswaarde.

Nie-omkeer op amp negatiewe wins

'n Gedetailleerde ontleding van die wins van Nie-omkeer OV word voorheen gedoen. Nie-omkeer op amp negatiewe wins word na verwys as die presiese wins van die versterker. Dit word 'n ander nomenklatuur gegee omdat die op-versterker van negatiewe terugvoer voorsien word. Alhoewel die term misleidend is, dink baie lesers dit dui aan dat 'n nie-omkeerversterker die negatiewe groottes van wins verskaf.

Nie-omkerende versterkeroordragfunksie

Die oordragfunksie van 'n stelsel verwys na die proses wat uitset vir elke inset beskryf of verskaf. Aangesien die versterker twee insette neem en dit versterk, sal die oordragfunksie dieselfde weerspieël. Die oordragfunksie kan geskryf word as:

Vo = k * Vi

Hier is Vo en Vi die twee insette, en k is die wins.

Nie-omkeer versterker broodbord

Om die funksionaliteit van 'n nie-omkerende versterker in werklikheid waar te neem en te ondersoek, moet ons 'n stroombaan maak deur 'n PCB of 'n broodbord te gebruik. Die eksperiment vereis sekere toerusting. Hulle word hieronder gelys.

  1. Weerstande van 1 kilo-ohm en tien kilo-ohm.
  2. IC741
  3. Verbindingsdrade
  4. CRO
  5. broodbord
  6. GS-spanningstoevoer

Die aansluiting van die broodbord word hieronder gegee. Koppel die toerusting behoorlik en neem die uitsetgolfvorm in die CRO waar.

Bandwydte van nie-omkerende versterker

Voordat jy leer oor die bandwydte van 'n nie-omkerende versterker, laat weet ons die bandwydte van 'n versterker. Bandwydte word genoem as die frekwereeks waaroor die versterker van die versterker bo 70.7% kom.

Bandwydte van 'n nie-omkerende versterker word bepaal deur die wins-bandwydteproduk in ag te neem en dit dan te deel deur die nie-omkeerversterking.

Nie-omkerende versterker faseverskuiwing

Tipies word na die faseverskuiwing verwys as die verandering in die grootte van die insetsein. Daar is 'n swart boks, en ons verskaf 'n insetsein van +5 V. Nou, as ons -10 V as 'n uitset ontvang, dan is daar 'n faseverskuiwing binne die swart boks. Dieselfde gebeur vir die versterkers. Aangesien ons insette verskaf aan die nie-omkeerversterker, is daar geen verandering in die fase van 'n spanning van 'n uitsetspanning nie. So, ons kan sê daar is 'n 0o verandering in die uitset. Vir 'n omkeerterminaal is die faseverskuiwing -180o.

Nie-inverterende optelversterkerwins

Die somversterker verskaf die versterkte som van die insetspannings as die uitset. In die stroombaan hieronder het ons twee insetspannings as V1 en V2 in die versterker se nie-inverterende terminaal gegee aangesien ons 'n nie-inverterende terminaal wil skep som versterker.

nie-inverterende versterker
Beeld deur: Induktiewe vragOp-Amp Som Versterker, gemerk as publieke domein, meer besonderhede oor Wikimedia Commons

Deur superposisieteorie toe te pas om die spanning by nodusse te bepaal, stel ons die stroomwaardes van die terugvoertak en die inverterende terminaaltak gelyk.

Die uitsetvergelyking kom as: Vout = [1 + (Rf/Ra)] * [ (V1 + V2) / 2]

Dus, die nie-omkerende optelversterkerversterking is [1 + (Rf/Ra)] en dit is soortgelyk aan tipiese nie-omkerende versterkers.

Toepassing van nie-omkerende versterker | Nie-omkerende versterker gebruike.

  • Een van die beduidende toepassings van nie-omkerende versterker is om hoë insetimpedansie te bied en hierdie nie-omkerende opversterker is baie doeltreffend hiervoor.
  • Nie-omkeer op-versterkers word gebruik om te onderskei tussen klein stroombane binne 'n kaskade en komplekse kursus.
  • Hulle word ook gebruik in wisselende winsoorweging.

Waarvoor word nie-omkerende versterkers gebruik?

Nie-omkerende versterkers word gebruik vir hul hoë impedansiewaardes en beter stabiliteit as gevolg van negatiewe terugvoer en wins. Die eienskap van nie-omkeerversterker wat versterking of weerstand by die uitset gee, het dit bekend gemaak vir stroombaandifferensiasie vir kaskadestelsels.

Inverterende vs nie-inverterende versterkerruis

Omkerende versterkers verskaf meer geraaswins as nie-omkeerversterkers. Dit gebeur omdat die bron van stroom en spanning verskillende versterkingswaarde vir die uitset vind. Die geraaswins is 'n baie belangrike parameter om die werkverrigting van die versterker te meet.

Nie-omkerende bufferversterker

Nie-omkerende bufferversterker of die bufferversterker, of die buffer op-versterker, is 'n spesifieke tipe op-versterker wat die enigste inset deur die nie-omkeerversterker neem en eenheidsversterking verskaf. Die omkeerterminaal is kortgesluit, met die uitset wat negatiewe terugvoer skep. Sulke versterkers bied hoë insetimpedansie, laer uitsetimpedansie en hoë stroominkomste.

Buffers word gebruik vir 'n stroombreker of om die laai van die insette te vermy.

nie-inverterende versterker
Beeld deur: Induktiewe vragOp-Amp Unity-Gain Buffer, gemerk as publieke domein, meer besonderhede oor Wikimedia Commons

Nie-omkerende versterker met kapasitor

'n Kapasitor kan bygevoeg word met 'n nie-omkeerversterker om verskeie oordragfunksies te implementeer. 'n Kapasitor kan die nie-omkeerversterker in 'n integreerder of 'n differensieerder maak.

Deur die kapasitors te gebruik, kan nie-omkeerversterkers ook omskep word in AC-gekoppelde stroombane, of 'n 'half voorsiende spoor'.

Nie-omkerende versterker met verwysingsspanning

Nie-inverterende versterkers is gekonfigureer met verwysingsspannings. Verwysingsspannings is noodsaaklik vir op-versterkers, aangesien dit die grenslimiet vir die uitsette is. 'n Versterker kan nie verder gaan as die positiewe verwysingsspanning of onder die negatiewe verwysingsspanning gaan nie.

Algemene vrae

1. Waarvoor word 'n nie-omkerende versterker gebruik?

Antwoord: Nie-omkerende versterkers word gebruik vir hul hoë impedansiewaardes en beter stabiliteit as gevolg van negatiewe terugvoer en wins. Die eienskap van nie-omkeerversterker wat versterking of weerstand by die uitset gee, het dit bekend gemaak vir stroombaandifferensiasie vir kaskadestelsels.

2. Wat is 'n beter omkeer- of nie-omkeerversterker?

Antwoord: Omkeerversterkers word meer verkies as nie-omkeerversterkers. Die draaitempo en standaardmodusverwerpingsverhouding (CMRR) is hoër vir 'n omkeerversterker as 'n nie-omkeerversterker.

3. Teken nie-inverterende versterkergolfvorm.

Antwoord: Die onderstaande beeld beeld die nie-omkerende versterkergolfvorm uit. Ons kan waarneem dat die uitset versterk word en in dieselfde fase as die inset is.

nie-inverterende versterker
golfvorm

4. Vir watter toepassing word 'n inverterende versterker gebruik, en vir watter toepassing word 'n nie-inverterende versterker gebruik?

Beantwoord: Toepassings waar die gebruiker 'n groter wins, 'n beter draaitempo, 'n beter CMRR benodig, sal die omkeerversterker kies. En as 'n gebruiker hoër dinamiese stabiliteit van die stelsel benodig, moet hy geskik wees vir die nie-omkeerversterker.

5. Wat is die voordele van 'n omkeerversterker in teenstelling met nie-omkeer?

Antwoord: 'n Omkerende versterker bied meer wins, 'n beter draaitempo, hoër CMRR as 'n nie-omkerende versterker.

6. Wat is die tipiese toestande van nie-inverterende versterker om in die lineêre gebied te werk?

Antwoord: Kom ons kyk na, Rs is 'n tipiese insetweerstand, Rf is die terugvoerweerstand, Vcc is die versadigingsspanning en Vg is 'n verwysingsspanning. Die voorwaarde vir werk in die lineêre gebied van 'n ideale op-versterker sal wees:

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

7. Waarom word 'n virtuele grond nie op 'n nie-omkeerversterker toegepas nie?

Antwoord: Alhoewel leerders gereeld die vraag vra, is daar 'n tegniese fout in die probleem self. Virtuele grond is 'n eienskap van die versterker, maar dit is nie 'n wet wat eintlik toegepas kan word nie. Nou, vir 'n nie-omkerende terminaal, is daar geen nodus teenwoordig in die stroombaan nie, wat nie goed is nie.

8. Waarom is die IP-weerstand van inverterende en nie-omkerende opam oneindig?

Antwoord: Die insetweerstand van nie-omkeer OV is oneindig, maar prakties as hierdie waarde van impedansie verhoog word, hoe minder die stroom sal dit eintlik trek. Die toestand is nodig vir die op-versterker om die weeksein doeltreffende manier uit te voer en te versterk.

9. Waarom is daar geen spanning oor die terugvoerweerstand in 'n nie-omkeerversterker nie?

Antwoord: Vir 'n spanningvolger nie-omkeerkring, daar is geen spanningsval nie oor die omkeerterminal en vir die ideale geval behoort daar geen stroom deur die resistor te wees nie.

10. Waarom moet die waarde van terugvoerweerstande groter wees as die waarde van insetweerstande in die geval van 'n OP-versterker nie-omkeerversterker?

Antwoord: Die wins van 'n nie-inverterende versterker word gegee as [1 + (Rf/Ra)]. Ons kan waarneem dat die verhoging van die Rf (terugvoerweerstand) die stelsel se algehele wins sal verhoog. Dit is hoekom die terugvoerweerstandwaarde beter gehou word as die insetweerstandwaardes.

11. Wat sal gebeur as ek 'n positiewe terugvoerkapasitor in 'n nie-omkeerversterker wil byvoeg? Wat van die geraas en fasemarge?

Beantwoord: As jy 'n positiewe terugvoerkapasitor by 'n nie-omkerende versterker voeg, sal die stroombaan as 'n Multi-vibrator werk. Die RC-waarde sal die ossillasie beheer. Die geraas en fasemarge is nie so belangrik nie.

Vir meer elektroniese verwante artikel kliek hier

Scroll na bo