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Analysieren Nichtinvertierende Op-Amp-Schaltungen

Analysieren Nichtinvertierende Op-Amp-Schaltungen - Dummies

Verwenden Sie Operationsverstärkerschaltungen, um mathematische Modelle zu erstellen, die reales Verhalten vorhersagen. Die mathematischen Verwendungen für die Signalverarbeitung umfassen nichtinvertierende und invertierende Verstärkung. Eine der wichtigsten Signalverarbeitungsanwendungen von Operationsverstärkern ist es, schwache Signale lauter und größer zu machen.

Analysieren einer grundlegenden nichtinvertierenden Operationsverstärkerschaltung

Das folgende Beispiel zeigt, wie sich die Rückkopplung auf das Eingangs-Ausgangs-Verhalten einer Operationsverstärkerschaltung auswirkt. Betrachten Sie diese Beispielschaltung, die zuerst den Eingang zeigt, der mit dem nichtinvertierenden Eingang verbunden ist. Sie haben einen Rückkopplungspfad von der Ausgangsschaltung zum invertierenden Eingang.

Die Spannungsquelle v S ist mit dem nicht invertierenden Eingang verbunden v P :

Sie müssen zuerst die Spannung am den invertierenden Eingang, damit Sie herausfinden können, wie die Eingangs- und Ausgangsspannungen zusammenhängen. Wenden Sie Kirchhoffs aktuelles Gesetz (KCL) am Knoten A zwischen den Widerständen R 1 und R 2 an.

Erinnern Sie sich daran, dass das aktuelle Gesetz von Kirchoff (KCL) besagt, dass die Summe der eingehenden Ströme gleich den ausgehenden Strömen ist.

Das Anwenden von KCL gibt Ihnen:

Auf der Ausgangsseite des Operationsverstärkers ist der invertierende Strom

i N gleich Null, weil Sie am invertierenden Eingang einen unendlichen Widerstand haben. Das bedeutet, dass der gesamte Strom, der durch den Widerstand R 2 fließt, durch den Widerstand R 1 gehen muss. Wenn der Strom derselbe ist, müssen R 1 und R 2 in Reihe geschaltet werden, sodass Sie

Da die Widerstände

R 1 und R 2 in Reihe geschaltet sind, können Sie die Spannungsteilung verwenden. Die Spannungsteilung gibt die Spannungsbeziehung zwischen dem invertierenden Eingang v N und dem Ausgang v O : Der invertierende Eingang

v N und nichtinvertierender Eingang v P sind für ideale Operationsverstärker gleich. Hier ist also die Verbindung zwischen der Eingangsquellenspannung v S und der Ausgangsspannung v O : Sie haben jetzt das Verhältnis des Spannungsausgangs zum Eingang source:

Sie haben gerade die Eingangsspannung

v S größer gemacht, indem Sie sicherstellen, dass das Verhältnis der beiden Widerstände größer als 1 ist. Um das Eingangssignal lauter zu machen, muss der Rückkopplungswiderstand R 2 999 sollte einen größeren Wert als der Eingangswiderstand R 1 haben. Stück Kuchen! Beispiel: Wenn R 2 = 9 kΩ und R1 = 1 kΩ, haben Sie die folgende Ausgangsspannung: Sie haben die Eingangsspannung um zehn erhöht. Genial! Analyse eines eindeutigen nichtinvertierenden Operationsverstärkers: ein Spannungsfolger Ein Spezialfall des nichtinvertierenden Verstärkers ist der Spannungsfolger, bei dem die Ausgangsspannung im Verriegelungsschritt mit dem Eingangssignal folgt.In dem hier gezeigten Spannungsfolger ist vS mit dem nicht invertierenden Anschluss verbunden. Sie können diese Idee als

ausdrücken. Sie sehen auch, dass der Ausgang

v

O

mit dem invertierenden Anschluss verbunden ist, also

Ein idealer Operationsverstärker hat die gleiche nichtinvertierende und invertierende Spannung .. Das bedeutet, dass die beiden vorhergehenden Gleichungen gleich sind. Mit anderen Worten: Sie können den Spannungsfolger auch als Sonderfall des nichtinvertierenden Verstärkers mit einer Verstärkung von 1 ansehen, weil der Rückkopplungswiderstand R 2

Null ist (Kurzschluss) und Widerstand

R 1 ist unendlich (offener Stromkreis): Die Ausgangsspannung v O ist gleich der Eingangsquellenspannung

v S . Die Spannungsverstärkung ist 1, wobei die Ausgangsspannung der Eingangsspannung folgt. Aber ein Stück Draht gibt auch einen Gewinn von 1, also was ist das für ein guter Schaltkreis? Nun, der Spannungsfolger bietet eine Möglichkeit, zwei getrennte Schaltungen zusammenzusetzen, ohne dass sie sich gegenseitig beeinflussen. Wenn sie sich gegenseitig schlecht beeinflussen, nennt man das Laden. Ein Spannungsfolger löst das Ladeproblem.