非反相运算放大器

在电子亚博最新官网网址学中,放大器是一种电路,它接受输入信号,并产生一个未失真的放大版本的信号作为输出。在本教程中,我们将学习一个重要的配置运算放大器称为非反相放大器。亚博彩票下载在非反相运算放大器中,输入端被馈电到非反相端,输出端与输入端同相。

介绍

运算放大器或更常见的运算放大器本质上是一个多级高增益差分放大器,可以以多种方式使用。典型运放的两个重要电路是:

  • 反相放大器
  • 非反相放大器

非反相放大器是OP-AMP电路配置,其产生放大的输出信号,并且使用施加的输入信号同时的非反相运算放大器的该输出信号。

换句话说,非反相放大器的行为类似于电压跟随电路。非反相放大器还使用负反馈连接,但代替将整个输出信号馈送到输入,该部分的输出信号电压的一部分被反馈为OP-AMP的反相输入端子。

非反相放大器的高输入阻抗和低输出阻抗使电路成为阻抗缓冲应用的理想选择。

理想的非反相放大器电路

理想的非反相放大器的电路图如下图所示。

非反相运算放大器图像1

从电路中可以看出,R2(右F在上图中)和R1(右1在上图中,用作输出电压的潜在分频器和电阻器的电压r1应用于反相输入。

当非反相输入连接到地面时,即,V.= 0,则反相输入端电压也必须在地电平;如果不是,输入端之间的电压差将被放大,将反向输入端移回地电平(运放的输入将始终保持相同的电压)。

由于反相输入端位于地面,因此电阻器的连接率1和R2也必须在地面。这意味着r的电压降1将是零。因此,流过R1和R2必须是零。因此,在R上有零电压降2,因此输出电压等于输入电压0V。

当将正输入信号施加到非反相输入端时,输出电压将移位以使反相输入端子等于所施加的输入电压的反相输入端子。因此,在电阻器r中会产生反馈电压1

VR.1= V= VR.1/(r.1+ R2

非反相运算放大器的电压增益

从上面的方程,V就V而言,非反相放大器的闭环电压增益aCL.可以计算为:

一种CL.= V/ V.

=(r.1+ R2)/ R.1

一种CL.= 1 +(r2/ R.1

或者一个CL.= 1 +(rF/ R.1

上述增益方程是正的,表明输出将与施加的输入信号保持同相。非反相放大器的闭环电压增益由电阻器R的比率确定1和R2用于电路。

实际上,非反相放大器将有一个电阻与输入电压源串联,以保持两个输入端子的输入电流相同。

虚拟短片

在非反相放大器中,两个输入端之间存在虚短。虚短路是电压短路,而开路是电流短路。虚短利用了理想运放的两个特性:

  • 自R.无穷大时,两端输入电流均为零。
  • 由于开环增益ol.为无穷大时,电压差(V1- V.2)总是零。

虽然虚拟短是理想的近似值,但在与沉重的负反馈一起使用时,它提供了准确的值。只要OP-AMP在线性区域操作(不饱和,积极或负面),开环电压增益就接近无穷大,并且在两个输入端子之间存在虚拟短路。

由于虚短,反相输入电压跟随非反相输入电压。当非反相输入电压增大或减小时,反相输入电压立即增大或减小到相同的值。这个动作通常被称为“引导”。

非反相放大器的输入阻抗

运算放大器电路的输入阻抗给出:

Z.= (1 + aol.β)Z.一世

在那里,一个ol.运放的开环增益是多少

Zi是OP-AMP的输入阻抗,没有任何反馈

β是反馈因子

对于非反相放大器,反馈因子为:

β= R.2/(r.1+ R2

β = 1 / aCL.

因此,对于非反相放大器电路,输入阻抗公式为:

Z.= 1 + (aol./ 一种CL.)}子

非反相放大器的输出阻抗

运算放大器的输出阻抗表示为:

Z.Z =0./ (1 +ol.β)

因为,β= 1 / aCL.对于非反相放大器,阻抗为:

Z.Z =0./ (1 + 1)ol./ 一种CL.)}

电压跟随器电路

电压跟随器是运算放大器最简单的用途之一,它的输出电压与应用于电路的输入电压完全相同。换句话说,电压跟随电路的增益是统一的。

OP-AMP的输出直接连接到反相输入端子,并在非反相输入端子处施加输入电压。电压跟随器,如非反相放大器,具有非常高的输入阻抗和极低的输出阻抗。电压跟随器的电路图如下图所示。

非反相运算放大器图像3

可以看出,上述配置与非反相放大器电路相同,但没有使用电阻器。非反相放大器的增益为,

一种CL.= 1 +(r2/ R.1

在电压跟随器中,电阻R2等于0 R1是无限的。因此,电压跟随器的增益将等于1。因此,电压跟随器也通常称为Unity增益缓冲器。

电压跟随器或单位增益缓冲电路通常用于隔离不同的电路,即,将电路的一个级与另一个阶段分离,并用于阻抗匹配应用。

在实践中,电压跟随器的输出电压将不完全等于施加的输入电压,将有一个轻微的差异。这种差异是由于运放的高内部电压增益。

注意:OP-AMP的开环电压增益为无限,电压跟随器的闭环电压增益是UNIT。这意味着通过仔细选择反馈组件,我们可以准确控制非反相放大器的增益。

非反相放大器示例

对于下图所示的非反相放大器,计算以下内容:

i)放大器的增益ACL.

ii)输出电压VO.

iii)通过负载电阻的电流L.

iv)输出电流,iO.

非反相运算放大器图像2

注意:节点A在运放的非反相端,节点B在反相端(也是分压点)。这些节点没有显示在上图中。

答案)节点B处的潜力是v而且因为虚拟短,

V.一种= VB.= V= 0.8 V.

电流I1是,

一世1= V一种/ R.1= 0.8V /10kΩ

一世1=80μA.

由于运放输入电流为零,所以I1必须流过电阻R吗F

i)非反相放大器的增益,

一种CL.= 1 +(rF/ R.1) = 1 + (20 kΩ / 10 kΩ)

一种CL.= 3

ii)输出电压,

V.O.=一个CL.* V.= 3 * 0.8v

V.O.= 2.4 V.

iii)通过负载电阻的电流;

一世L.= VO./ R.L.= 2.4 / (2 * 103.Ω)

一世L.= 1.2 ma.

iv)输出电流,

根据基尔霍夫的电流定律(KCL),一世O.=我1+我L.

一世O.= 80µA + 1.2 mA

一世O.马= 1.28

非反相放大器摘要

  • 非反相放大器使用电压分压器偏置的负反馈连接。
  • 电压增益始终大于1。
  • 电压增益为正,说明交流输入时,输出与输入信号同相,直流输入时,输出极性与输入极性相同。
  • 非反相运算放大器的电压增益仅取决于电阻值,并且与OP-AMP的开环增益无关。
  • 通过选择合适的电阻值可以获得所需的电压增益。

结论

一个关于非反相运算放大器的简单教程。你学习了一个理想的非反相放大器的电路,电压增益,输入和输出阻抗,电压跟随应用和一个例子电路与所有重要的计算。

6回应

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