Evirmeyen Yükselteç (OPAMP) / Non-Inverting Operational Amplifier

Bu yazımızda Evirmeyen Yükselteç (OPAMP) / Non-Inverting Operational Amplifier konusunu işleyeceğiz. Bu konfigürasyonda, giriş voltajı sinyali ( VIN ) doğrudan evirmeyen ( + ) giriş terminaline uygulanır, bu da bizim Eviren Amplifikatör” devresinin aksine amplifikatörün çıkış kazancının değer olarak “Pozitif” hale geldiği anlamına gelir. çıktı kazancı değer olarak negatif olan son öğreticide gördüm. Bunun sonucu, çıkış sinyalinin giriş sinyaliyle aynı fazda olmasıdır.

Evirmeyen işlemsel yükselticinin geri besleme kontrolü, çıkış voltajı sinyalinin küçük bir kısmının bir Rƒ – R2 voltaj bölücü ağı aracılığıyla ters çevrilen ( – ) giriş terminaline geri uygulanması ve yine negatif geri besleme üretilmesiyle sağlanır. Bu kapalı döngü konfigürasyonu, çok iyi kararlılığa, çok yüksek giriş empedansına, pozitif giriş terminaline akım akmadığı için sonsuzluğa yaklaşan Rin (ideal koşullar) ve düşük çıkış empedansına sahip, evirmeyen bir amplifikatör devresi üretir,

Evirmeyen İşlemsel Amplifikatör Yapılandırması

evirmeyen yükselteç
Evirmeyen İşlemsel Amplifikatör Yapılandırması

Önceki Inverting Amplifier eğitiminde, ideal bir op-amp için amplifikatörün “Giriş terminaline akım akmaz” ve “V1 her zaman V2’ye eşittir” demiştik. Bunun nedeni, giriş ve geri besleme sinyalinin ( V1 ) birleşiminin aynı potansiyelde olmasıdır.

Başka bir deyişle, kavşak bir “sanal dünya” toplama noktasıdır. Bu sanal toprak düğümü nedeniyle, dirençler, Rƒ ve R2, devrenin voltaj kazancının aşağıda gösterildiği gibi R2 ve Rƒ oranları tarafından belirlendiği, evirmeyen amplifikatör boyunca basit bir potansiyel bölücü ağ oluşturur.

Eşdeğer Potansiyel Bölücü Ağı

evirmeyen yükselteç
Eşdeğer Potansiyel Bölücü Ağı

Ardından, potansiyel bir bölücü ağın çıkış voltajını hesaplamak için formülü kullanarak, Evirmeyen Amplifikatörün kapalı döngü voltaj kazancını (AV) aşağıdaki gibi hesaplayabiliriz:

evirmeyen yükselteç

Daha sonra, bir evirmeyen İşlemsel Yükselteç’in kapalı döngü voltaj kazancı şu şekilde verilecektir:

evirmeyen yükselteç

Yukarıdaki denklemden, evirmeyen bir amplifikatörün toplam kapalı döngü kazancının her zaman daha büyük olacağını ancak birden (birlikten) asla daha az olmayacağını, doğası gereği pozitif olduğunu ve Rƒ değerlerinin oranı ile belirlendiğini görebiliriz.

Geri besleme direncinin değeri Rƒ sıfır ise, amplifikatörün kazancı tam olarak bire (birliğe) eşit olacaktır. Direnç R2 sıfır ise kazanç sonsuza yaklaşacaktır ancak pratikte işlemsel yükselteçler açık çevrim diferansiyel kazancı (AO) ile sınırlı olacaktır.

Giriş bağlantılarını gösterildiği gibi değiştirerek, eviren bir işlemsel yükselteç konfigürasyonunu kolayca evirmeyen bir yükseltici konfigürasyonuna dönüştürebiliriz.

evirmeyen yükselteç

Gerilim Takipçisi (Birlik Kazanç Tamponu)

Geri besleme direncini, Rƒ’yi sıfıra (Rƒ = 0) ve direnç R2’yi sonsuza (R2 = ∞) eşit yaparsak, sonuçta ortaya çıkan devre, tüm değerler gibi sabit bir “1” (birlik) kazancına sahip olacaktır. çıkış voltajı, eviren giriş terminaline geri beslenir (negatif geri besleme). Bu konfigürasyon, “birlik kazanç tamponu” olarak da bilinen Voltaj Takipçisi adı verilen özel bir evirmeyen amplifikatör devresi üretecektir.

Giriş sinyali doğrudan yükselticinin evirmeyen girişine bağlandığından, çıkış sinyali ters çevrilmez. Bu da çıkış voltajının giriş voltajına eşit olmasıyla sonuçlanır. Dolayısıyla Vout = Vin. bu daha sonra voltaj izleyici devresini, girişten çıkışa izolasyon özellikleri nedeniyle sabit bir voltaj kaynağı veya voltaj regülatörü olarak ideal hale getirir.

Birim kazançlı voltaj izleyici konfigürasyonunun avantajı, giriş sinyali voltajını çıkış terminalinde koruduğu için, empedans eşleşmesi veya devre izolasyonu, voltaj veya akım amplifikasyonundan daha önemli olduğu durumlarda kullanılabilmesidir. Ayrıca voltaj izleyici devresinin giriş empedansı son derece yüksektir. Tipik olarak 1MΩ üzerindedir. Çünkü işlemsel yükselteçlerin giriş direncinin kazancının çarpımına eşit olduğundan (Rin x AO). Op-amp’lerin çıkış empedansı, ideal bir op-amp koşulu varsayıldığından çok düşüktür. Bu nedenle yükteki değişikliklerden etkilenmez.

Evirmeyen Gerilim Takipçisi

evirmeyen yükselteç
Evirmeyen Gerilim Takipçisi

Bu evirmeyen devre konfigürasyonunda, giriş empedansı Rin sonsuza yükselmiştir ve geri besleme empedansı Rƒ sıfıra düşürülmüştür. Çıkış doğrudan negatif ters çevirme girişine bağlanır. Bu nedenle geri besleme %100’dür ve Vin, Vout’a tam olarak eşittir. Giriş voltajı Vin, evirmeyen girişe uygulandığında, yükselticinin voltaj kazancı şu şekilde verilir:

evirmeyen yükselteç

Evirmeyen giriş terminaline akım akmadığı için giriş empedansı sonsuzdur (ideal koşullar). Bu nedenle geri besleme döngüsünden sıfır akım akacaktır. Böylece içinden hiçbir akım geçmediği için devrenin özelliklerini etkilemeden geri besleme döngüsüne herhangi bir direnç değeri yerleştirilebilir. Bu nedenle sıfır voltaj düşüşü ve sıfır güç kaybı ile sonuçlanır.

Giriş empedansı son derece yüksek olduğundan, ekstra güç op-amp besleme raylarından ve op-amp çıkışı yoluyla yüke doğrudan değil de geldiğinden, birlik kazanç tamponu (voltaj takipçisi) büyük bir güç kazancı sağlamak için kullanılabilir. girişten. Bununla birlikte, çoğu gerçek birlik kazanç tampon devrelerinde kaçak akımlar ve parazitik kapasitanslar mevcuttur, bu nedenle, özellikle işlemsel yükselteç bir ise kararlılık sağlayan bu kaçak akımların etkilerini azaltmaya yardımcı olmak için geri besleme döngüsünde düşük değerli (tipik olarak 1kΩ) bir direnç gereklidir.

Voltaj takip Gerilim takipçisi veya birlik kazancı tamponu, elektronikte özellikle yüksek mertebeden durum değişkeni veya Sallen-Key tipi aktif filtrelerde, birbirinden izole devrelere yaygın olarak kullanılan, tersine çevrilmeyen özel ve çok kullanışlı bir amplifikatör devresi türüdür.

Son bir düşünce, bir voltaj izleyici devresinin kapalı döngü voltaj kazancı “1” veya Unity’dir. Geri beslemesi olmayan işlemsel bir yükselticinin açık döngü voltaj kazancı Sonsuz’dur. Ardından geri besleme bileşenlerini dikkatlice seçerek, evirenmeyen işlemsel yükselteç tarafından üretilen kazanç miktarını birden sonsuza kadar kontrol edebiliriz.

Şimdiye kadar sadece bir giriş sinyali olan Vin’e sahip olan bir eviren ve evirmeyen yükseltici devresini analiz ettik. İşlemsel Yükselteçler hakkındaki bir sonraki yazımızda, yükselticiye daha fazla giriş bağlayarak çıkış voltajının, Vout’un etkisini inceleyeceğiz. Bu daha sonra, girişlerinde bulunan voltajları “eklemek” için kullanılabilen, Toplama Amplifikatörü adı verilen başka bir yaygın türde işlemsel yükselteç devresini inceleyeceğiz.