Inverterende forstærker: Anvendelse som Transresistance Amplifier

Som vi har set i de tidligere diskussioner, kan den åbne loop-forstærkning af en operationsforstærker (Op-amp) være ekstremt høj, omkring 1,000,000 eller mere. Denne meget høje forstærkning gør driftsforstærkeren meget ustabil, og et meget lille indgangssignal, selvom de er i μV, er nok til at få udgangsspændingen til at stige til ukontrollerbare strækninger, hvor de mætter, og vi mister fuldstændigt kontrollen over udgangen. Derfor skal vi studere om feedbacks og inverterende forstærker som en løsning på ovennævnte relaterede problemer.

Mætning

Før vi lærer om den inverterende forstærker, skal vi vide om feed-back og hvad der menes med mætning. Udgangsspændingen på en op-amp er begrænset til en minimums- og maksimumsværdi, der næsten svarer til den leverede spænding.

inverterende forstærker
Op-amp input terminaler: inverterende forstærker input & ikke-inverterende forstærker input

Forbindelsen fra udgangen til indgangen via ekstern ledning kaldes feedbackforbindelse. Der er generelt to typer feedback: positiv feedback og negativ feedback.

opamp med Feedback
feedback konfiguration

Negativ feedback og inverterende operationel forstærkerkonfiguration

opamp negativ feedback
Konfiguration af negativ feedback

Hvis feedbacken er forbundet til op-forstærkerens inverterende forstærkerindgangsterminal (negativ) ved hjælp af en passende modstand kaldet feedback-modstand, så er feedbacken kendt som negativ feedback. Og hvis feedbackforbindelsen er lavet mellem output og den ikke-inverterende (positive) terminal på op-amp'en gennem en passende feedback-modstand, så er det kendt som positiv feedback. I de fleste applikationer af op-amp bruges den negative feedback mest.

Den negative feedback resulterer i en anden spændingsværdi i den inverterende indgang (-ve), hvilket resulterer i et nyt signal snarere end det faktiske indgangssignal, da den inverterende terminalspænding vil være summen af ​​spændingerne og den negative feedback-spænding, der kommer fra udgangsterminal. Derfor skal en inputmodstand, R, adskilles det faktiske indgangssignal fra det inverterende terminalindgangssignal1 bruges.

Hvis vi overvejer et ideelt ækvivalent kredsløb, er spændingsforøgelsen med lukket sløjfe

image005 5

Specifikt, hvis udgangsspændingen er V.O, på dette tidspunkt

image007 6

Gevinst A vil være uendelig; spændingen V.1 idyllisk vise sig at være lig med V2. Dette betegnes som en virtuel kortslutningstilstand. En praktisk kortslutning viser, at uanset om spændingen er ved den ene og kun indgangsterminalen, vil den automatisk virke på den anden indgangsterminal på grund af uendelig eller praktisk meget høj forstærkning. Den ikke-inverterende terminal 2 er jordforbundet, således at V2= 0 og V.1 = 0. Derfor er terminal 1 praktisk taget jordet, det betyder, at den faktisk repræsenterer nul volt, selv uden at være jordet.

Inverterende forstærkerkonfiguration og arbejde

inverterende forstærker
Inverterende op-amp konfiguration

Nuværende i1 gennem R1 kan gives som:

image011 3

Denne strøm i1 kan ikke gå ind i op-amp, da en ideel inverterende forstærker har uendelig input modstand og trækker derfor nul nuværende. Derfor, jeg! vil passere gennem R2 modstanden og vil gå mod klemme nr. 3.

Anvendelse af ohm's lov kan vi bestemme Vsom:

Vo = V1 - jeg1R2

     = 0 - image013 4

Derfor er lukkede spændingsforstærkninger:

image015 4

Da vi observerede, at –ve ledsager forstærkningsudtrykket med lukket sløjfe, anerkendes derfor denne konfiguration af op-amp som den inverterende konfiguration.

På grund af det virtuelle jordkoncept er inputmodstanden defineret som R= Vi/i= R1

Ligningen for udgangsspændingen (V.o) indebærer, at kredsløbet fungerer lineært for en konstant forstærkerforstærkning Av som Vo = Vi x A.v. Denne egenskab er meget nyttig til at konvertere et signal med lille størrelse til et meget større spændingssignal. Og da der ikke er nogen kondensatorer i det inverterende operationsforstærkerkredsløb kan indgangs- og udgangsspændingerne, såvel som strømmene i modstandene, være DC-signaler, og derfor vil op-ampen også være i stand til at forstærke DC-signaler.

Anvendelse af inverterende forstærker

Hvad er Transresistance forstærker?

Transresistance forstærker eller strøm-til-spænding konverter

En meget nyttig anvendelse af en inverterende operationel forstærker er den af ​​en Trans-impedansforstærker eller strøm til spændingsomformer. En trans-modstand eller en trans-impedans-op-amp anvendes som et strøm-til-spændingsomformerkredsløb. Disse bruges i vid udstrækning til kredsløbsdesign, da det er godt at konvertere en meget lille strøm genereret af et kredsløb eller en sensor til tilstrækkelig høj proportional udgangsspænding.

Transresistance forstærker
Transresistance forstærker eller strøm-til-spænding konverter

Overvej kredsløbet i figuren. Inputmodstanden Ri ved virtuel node er R= V1/i1 = 0 som studeret før.

Den nuværende i1 er i det væsentlige lig med Is også,

i=i= Is

Og, V= -i2Rf = -IsRf

O / p-spændingen er direkte proportional med signalstrømmen og feedbackmodstanden Rf svarer til forholdet mellem udgangsspændingen og strømmen i indgangsterminalen.

Vi vil lære om ikke-inverterende forstærker i det kommende afsnit.

For mere elektronikrelateret artikel Klik her

Læs også: