Membalikkan penguat operasi

Op-Amp (Penguat Operasi) adalah tulang belakang elektronik Analog. Penguat operasi adalah komponen elektronik yang digabungkan dengan DC yang menguatkan Voltan dari input pembezaan menggunakan maklum balas perintang. Op-Amps terkenal kerana fleksibiliti kerana dapat dikonfigurasikan dalam pelbagai cara dan boleh digunakan dalam pelbagai aspek. Litar op-amp terdiri daripada beberapa pemboleh ubah seperti lebar jalur, impedans input, dan output, margin keuntungan dll. Kelas op-amp yang berbeza mempunyai spesifikasi yang berbeza bergantung pada pemboleh ubah tersebut. Terdapat banyak op-amp yang tersedia dalam pakej litar bersepadu (IC) yang berbeza, beberapa op-amp mempunyai dua atau lebih op-amp dalam satu pakej. LM358, LM741, LM386 adalah beberapa IC Op-amp yang biasa digunakan. Anda boleh mengetahui lebih lanjut mengenai Op-amp dengan mengikuti bahagian litar Op-amp kami.

Op-amp mempunyai dua pin input pembeza dan pin output bersama dengan pin kuasa. Kedua-dua pin input pembezaan itu ialah pin pembalik atau pin Negatif dan Bukan pembalik atau Positif. Op-amp menguatkan perbezaan voltan antara dua pin input ini dan memberikan output yang diperkuat melintasi Vout atau pin outputnya.

Bergantung pada jenis input, op-amp dapat diklasifikasikan sebagai Penguat Pembalik atau Penguat Tidak Terbalik. Dalam tutorial op-amp Non-inverting sebelumnya, kita telah melihat bagaimana menggunakan penguat dalam konfigurasi bukan pembalik. Dalam tutorial ini, kita akan belajar bagaimana menggunakan op-amp dalam membalikkan konfigurasi.

Membalikkan Konfigurasi Penguat Operasi

Ia disebut Inverting Amplifier kerana op-amp mengubah sudut fasa isyarat output tepat 180 darjah keluar dari fasa berkenaan dengan isyarat input. Sama seperti sebelumnya, kami menggunakan dua perintang luaran untuk membuat litar maklum balas dan membuat litar gelung tertutup melintasi penguat.

Dalam konfigurasi Bukan Pembalik, kami memberikan maklum balas positif di seluruh penguat, tetapi untuk konfigurasi terbalik, kami menghasilkan maklum balas negatif di litar op-amp.

Mari lihat rajah sambungan untuk membalikkan konfigurasi op-amp

Dalam op-amp pembalik di atas, kita dapat melihat R1 dan R2 memberikan maklum balas yang diperlukan di litar op-amp. The R2 Resistor adalah perintang input isyarat, dan R1 perintang adalah perintang maklum balas. Litar maklum balas ini memaksa voltan input pembezaan hampir kepada sifar.

Maklum balas disambungkan di terminal negatif op-amp dan terminal positif disambungkan ke permukaan tanah. Potensi voltan merentasi input terbalik sama dengan potensi voltan input bukan pembalik. Oleh itu, di seluruh input yang tidak terbalik, titik penjumlahan Bumi Maya dibuat, yang berpotensi sama dengan tanah atau Bumi. Op-amp akan bertindak sebagai penguat pembezaan.

Jadi, Sekiranya berlaku pembalikan op-amp, tidak ada arus arus ke terminal input, juga voltan masukan sama dengan voltan maklum balas merentasi dua perintang kerana keduanya merupakan sumber tanah maya yang sama. Oleh kerana landasan maya, rintangan input op-amp sama dengan perintang input op-amp yang R2. R2 ini mempunyai hubungan dengan gain gelung tertutup dan keuntungan dapat ditetapkan dengan nisbah perintang luaran yang digunakan sebagai maklum balas.

Oleh kerana tidak ada aliran arus di terminal input dan voltan input pembezaan adalah sifar, Kami dapat mengira keuntungan gelung tertutup op amp. Ketahui lebih lanjut mengenai Op-amp consturction dan cara kerjanya dengan mengikuti pautan.

Keuntungan Membalikkan Op-amp

Dalam gambar di atas, dua perintang R2 dan R1 ditunjukkan, yang merupakan perintang maklum balas pembahagi voltan yang digunakan bersama dengan op-amp terbalik. R1 adalah perintang maklum balas (Rf) dan R2 adalah perintang input (Rin). Sekiranya kita mengira arus yang mengalir melalui perintang maka-

i = (Vin - Vout) / (Rin (R2) - Rf (R1))

Oleh kerana Dout adalah titik tengah pembahagi, maka kita dapat membuat kesimpulan

Seperti yang kami jelaskan sebelumnya, kerana titik maya atau titik penjumlahan nod yang sama, voltan maklum balas adalah 0, Dout = 0.

Jadi, formula penguat terbalik untuk perolehan gelung tertutup akan

Keuntungan (Av) = (Vout / Vin) = - (Rf / Rin)

Oleh itu, dari formula ini, kita mendapat salah satu daripada empat pemboleh ubah apabila tiga pemboleh ubah lain tersedia. Kalkulator keuntungan Op-amp boleh digunakan untuk mengira keuntungan op-amp terbalik.

Seperti yang dapat kita lihat tanda negatif dalam formula, outputnya akan keluar 180 darjah dari fasa berbeza dengan fasa isyarat input.

Contoh Amali Penguat Pembalik

Dalam gambar di atas, konfigurasi op-amp ditunjukkan, di mana dua perintang maklum balas memberikan maklum balas yang diperlukan dalam op-amp. Perintang R2 yang merupakan perintang input dan R1 adalah perintang maklum balas. Perintang input R2 yang mempunyai nilai rintangan 1K ohm dan perintang maklum balas R1 mempunyai nilai rintangan 10k ohm. Kami akan mengira keuntungan terbalik op-amp. Maklum balas diberikan dalam terminal negatif dan terminal positif dihubungkan dengan tanah.

Formula untuk membalikkan keuntungan litar op-amp-

Keuntungan (Av) = (Vout / Vin) = - (Rf / Rin)

Dalam litar di atas Rf = R1 = 10k dan Rin = R2 = 1k

Jadi, Keuntungan (Av) = (Vout / Vin) = - (Rf / Rin) Keuntungan (Av) = (Vout / Vin) = - (10k / 1k)

Jadi keuntungan akan menjadi -10 kali dan output akan 180 darjah di luar fasa.

Sekarang, jika kita meningkatkan keuntungan op-amp menjadi -20 kali, berapakah nilai perintang maklum balas jika perintang input akan sama? Jadi, Keuntungan = -20 dan Rin = R2 = 1k. -20 = - (R1 / 1k) R1 = 20k

Oleh itu, jika kita meningkatkan nilai 10k menjadi 20k, keuntungan op-amp akan menjadi -20 kali.

Kita dapat meningkatkan keuntungan op-amp dengan mengubah nisbah perintang, namun tidak disarankan untuk menggunakan rintangan yang lebih rendah sebagai Rin atau R2. Oleh kerana nilai rintangan yang lebih rendah menurunkan impedans input dan buat beban ke isyarat input. Dalam kes biasa nilai dari 4.7k hingga 10k digunakan untuk perintang input.

Apabila keuntungan tinggi memerlukan dan kita harus memastikan impedans yang tinggi dalam input, kita mesti meningkatkan nilai perintang maklum balas. Tetapi tidak disarankan untuk menggunakan perintang bernilai tinggi di Rf. Perintang maklum balas yang lebih tinggi memberikan margin keuntungan yang tidak stabil dan tidak boleh menjadi pilihan yang sesuai untuk operasi berkaitan lebar jalur terhad. Nilai khas 100k atau lebih sedikit daripada yang digunakan dalam perintang maklum balas.

Kita juga perlu memeriksa lebar jalur litar op-amp untuk operasi yang boleh dipercayai dengan keuntungan tinggi.

Summing Amplifier atau Op Amp Adder Circuit

Op-amp pembalik boleh digunakan di pelbagai tempat seperti Op amp Summing Amplifier. Salah satu aplikasi penting untuk membalikkan op-amp adalah menjumlahkan penguat atau pengadun bumi maya.

Dalam gambar di atas, pengadun bumi maya atau penguat penjumlahan ditunjukkan di mana op-amp terbalik mencampurkan beberapa isyarat yang berlainan di terminal pembaliknya. Input penguat terbalik hampir pada potensi bumi yang menyediakan aplikasi berkaitan pengadun yang sangat baik dalam kerja berkaitan pencampuran audio.

Seperti yang kita lihat, isyarat yang berbeza ditambahkan bersama-sama di terminal negatif menggunakan perintang input yang berbeza. Tidak ada batasan jumlah input isyarat yang berbeza yang dapat ditambahkan. Keuntungan dari setiap port isyarat yang berbeza ditentukan oleh nisbah perintang maklum balas R2 dan perintang input saluran tertentu.

Ketahui lebih lanjut mengenai aplikasi op-amp dengan mengikuti pelbagai litar berasaskan op-amp. Konfigurasi op-amp pembalik ini juga digunakan dalam pelbagai saringan seperti low pass aktif atau aktif high pass filter.

Litar Penguat Trans-Impedance

Satu lagi penggunaan penguat pembalik Op amp ialah menggunakan penguat sebagai Penguat Trans-Impedansi.

Dalam litar sedemikian, op-amp menukar arus input yang sangat rendah kepada voltan keluaran yang sepadan. Jadi, penguat Trans-Impedance menukar arus ke voltan.

Ia dapat menukar arus dari Photodiode, Accelerometers, atau sensor lain yang menghasilkan arus rendah dan menggunakan penguat trans-impedance arus dapat diubah menjadi voltan.

Dalam gambar di atas, op-amp terbalik digunakan untuk membuat Trans-Impedance Amplifier yang mengubah arus yang berasal dari foto-diod menjadi voltan. Penguat memberikan impedans rendah merentasi fotodioda dan mewujudkan pengasingan dari voltan keluaran op-amp.

Dalam litar di atas, hanya satu perintang maklum balas yang digunakan. R1 adalah perintang maklum balas bernilai tinggi. Kita boleh mengubah keuntungan dengan mengubah nilai perintang R1 ini. Keuntungan tinggi op-amp menggunakan keadaan stabil di mana arus fotodiod sama dengan arus maklum balas melalui perintang R1.

Oleh kerana kami tidak memberikan bias luaran melintasi dioda foto, voltan mengimbangi input dari photodiod sangat rendah, yang menghasilkan kenaikan voltan yang besar tanpa voltan pengimbangan output. Arus foto-dioda akan ditukar kepada voltan keluaran tinggi.

Aplikasi lain Inverting op-amp adalah -

1. Pergeseran fasa
2. Penyepadu
3. Dalam isyarat mengimbangkan karya yang berkaitan
4. Pengadun RF linear
5. Pelbagai sensor menggunakan pembalik op-amp untuk output.