Isang Kumpletong paglalarawan ng non-inverting amplifier | 5+ mahahalagang katotohanan

Isang Kumpletong paglalarawan ng non-inverting amplifier | 5+ mahahalagang katotohanan

Non-Inverting Amplifier

Cover Image ni: Petar MiloševićMga hagdan ng spiral (maaari mong makita)CC BY-SA 4.0

Mga Punto ng Talakayan

Panimula sa Non-Inverting Amplifier

Ang non-inverting amplifier ay isa pang mode ng pagpapatakbo para sa isang karaniwang amplifier. Tulad ng alam natin, ang mga tipikal na amplifier ay may dalawang mga terminal - pagbabaliktad at hindi pag-invert. Kapag ang mga input ay ibinibigay sa pamamagitan ng mga non-inverting terminal, ang mode ng pagpapatakbo na iyon ay kilala bilang isang non-inverting amplifier.

Teoryang hindi inverting amplifier

Ang prinsipyo ng pagtatrabaho o ang teorya sa likod ng non-inverting amplifier ay kapareho ng isang inverting amplifier at para sa non-inverting amplifier, ang input ay ibinibigay sa non-inverting terminal. Pinapalakas ng amplifier ang output na may isang partikular na pakinabang at ibinibigay ito sa produksyon. Ang pakinabang ay nakasalalay sa mga halaga ng paglaban, at ang sistema ng puna ay konektado sa invertting amplifier upang makabuo ng negatibong feedback sa system. Dahil ang system ay may negatibong puna, ang amplifier na ito ay may higit na katatagan ngunit isang mas mababang pakinabang kaysa sa isang inverting amplifier na may parehong mga halaga ng paglaban.

Hindi pabaliktad na Diagram ng Amplifier Circuit

Ang larawan sa ibaba ay naglalarawan ng circuit diagram ng isang di-inverting amplifier. Sa imaheng nasa ibaba, ang Vin ay ang boltahe ng pag-input para sa amplifier, ang R1 ang pangunahing paglaban, ang Rf ay ang resistensya sa feedback, at ang 'I' ay ang kasalukuyang sa pamamagitan ng paglaban sa feedback. Maingat na pag-aralan ang imahe dahil ang imaheng ito ay tinutukoy bilang hindi umaikot na imahe ng amplifier sa buong artikulo.

non-inverting amplifier
Imahe ng Credit: InductiveloadOp-Amp Non-Inverting Amplifier, minarkahan bilang pampublikong domain, higit pang mga detalye sa Wikimedia Commons

Disenyong hindi nagpapalit ng amplifier

Pagdidisenyo ng a non-inverting amplifier ay isang simple at deretsong gawain. Sa una, ang op-amp ay nakatakda kasama ang positibo at -ve. ang sanggunian ng boltahe at mga contact sa lupa ay ginawa ayon sa kinakailangan. Ngayon, dahil ito ay isang non-inverting amplifier, ang input boltahe ay ibinibigay sa non-invertting at inverting terminal ay konektado sa lupa sa pamamagitan ng isang paglaban at ang karaniwang pagtutol sa feedback ay nauugnay sa invertting amplifier upang magbigay -ve. puna sa Non-inverting Amplifier Circuit.

Paano gumagana ang isang noninverting amplifier?

Ang non-inverting amplifier ay nagpapalaki ng input signal na ibinigay sa non-inverting amplifier at resistances sa disenyo ng amplifier na kumilos bilang gain factor sa isang partikular na equation ng matematika. Dahil sa virtual grounding, ang boltahe ng B point ay lilitaw din sa dulo na 'A'. Iyon ay kung paano ang A node ay may parehong boltahe bilang input boltahe. Muli, ang parehong kasalukuyang ay dumadaloy sa pamamagitan ng inverting terminal tulad ng sa landas ng feedback.

Di-baligtarin na derivation ng amplifier

Kunin natin ang mga equation na Hindi baligtad na amplifier at iba pang mahahalagang pormula. Sa una, ipagpalagay na ang virtual na pagpapaikli ay gumagana para sa amplifier.

Pagkatapos, ang boltahe sa B node ay magiging katumbas ng boltahe sa A node.

Ngayon, VB = Vin.

Ang Vin sa gayon ay lilitaw din sa isang node din. Samakatuwid, maaari nating sabihin,

VA = Vin.

Ipagpalagay natin na ang boltahe ng output ay Vo. Ang pagtutol sa feedback ay sinabi na Rf. Ang kasalukuyang sa pamamagitan ng path ng feedback ay 'I'. Ang 'I' ay maaaring nakasulat sa ibaba.

Ako = (Vo - VA) / Rf

O, ako = (Vo / Rf) - (VA / Rf) —- (1)

Ang parehong kasalukuyang dumadaloy sa pamamagitan ng inverting terminal. Kaya, ang equation para sa terminal na iyon,

I = (VA - 0) / R1 = VA / R1 = Vin / R1 —- (2)

Katumbas na equation (1) at equation (2), maaari kaming magsulat -

(Vo / Rf) - (Vin / Rf) = Vin / R1

O, Vo / Rf = Vin / R1 + (Vin / Rf)

O, Vo / Rf = Vin [(1 / R1) + (1 / Rf)]

O, Vo / Rf = Vin [(Rf + R1) / (R1 Rf)]

O, Vo = Vin [(Rf + R1) / R1]

O, V0 = Vin [1 + (Rf / R1)]

Ito ang pangwakas na output ng non-inverting amplifier.

Hindi Pagbaligtarin na Equation ng amplifier

Ang pangwakas na equation ng output ng circuit ay kilala bilang hindi pagwawasto ng equation ng amplifier. Ang equation ay nagbibigay ng ugnayan sa pagitan ng input at output boltahe. Ang pakinabang na kadahilanan ay maaari ding sundin sa equation.

V0 = Vin [1 + (Rf / R1)]

Ito ang equation na hindi inverting amplifier. Ang Rf ay ang resistensya sa feedback, ang R1 ay ang resistensya na konektado sa inverting terminal. Ang Mga Halaga ng mga pagtutol na ito ay nakakaapekto sa boltahe ng pag-input. Tulad ng nakikita natin, kung ang halaga ng (Rf / R1) ay mas malaki sa 1, pagkatapos ay nakakuha tayo sa system. Kaya't ang (Rf / R1) factor ay kailangang dagdagan hangga't maaari. Ngunit magagawa iyon sa isang lawak.

Non inverting amplifier na Vout

Ang vout o ang output boltahe ng non inverting amplifier ay nagsasabi sa amin kung bakit ang hanay ng operasyon na ito sa amplifier ay tinatawag na non-inverting amplifier. Ang output equation ng non inverting amplifier ay ibinibigay bilang V0 = Vin [1 + (Rf / R1)].

Mula sa equation sa itaas, maaari nating obserbahan na ang output at input boltahe ay nasa parehong yugto ng operasyon. Hindi tulad ng isang inverting terminal, ang output ng amplifier ay hindi baligtarin sa negatibong yugto. Iyon ang dahilan kung bakit ang hanay ng operasyon ay tinatawag na isang non inverting amplifier.

Hindi baligtad na impedance ng input ng amplifier

Ang isang perpektong op-amp ay may pag-aari ng mataas na impedance ng pag-input at iyon ang dahilan kung bakit ang bawat amplifier ay idinisenyo upang magkaroon ng mas malaking mga impedance sa pag-input. Ang mga non-inverting amplifier ay walang mga pagbubukod. Nagpapakita ang mga ito ng mas mataas na impedances sa pag-input sa mga pagpapatakbo.

Makakuha ng non inverting amplifier

Ang output ng isang amplifier ay ang input na pinarami ng nakuha. Ang pagkakaroon ng mga amplifier ay nakasalalay sa mga halaga ng paglaban at ang uri ng feedback na mayroon ang amplifier. Para sa negatibong sistema ng feedback, nabawasan ang nakuha, at tumataas ang katatagan ng system, at para sa positibong feedback, mas mataas ang nakuha, ngunit nabawasan ang lakas ng system.

Para sa equation: Vout = k * Vin, k ay ang nakuha ng amplifier.

(Ituro na punto: Makakuha ay isang ratio ng output boltahe sa ibinibigay na input boltahe. Iyon ang dahilan kung bakit wala itong mga yunit.)

Hindi nagtagumpay na nakuha ng amplifier

Tinalakay namin nang mas maaga kung ano ang ibig sabihin ng pagkuha para sa isang hindi na-invertting amplifier. Alamin natin ang eksaktong expression para sa pagkakaroon ng isang hindi invertting amplifier.

Ang pangkalahatang pagpapahayag ng boltahe ng output ng amplifier ay Vout = k * Vin.

Ang O / P equn ng non-inverting amplifier na pormula bilang  

V0 = [1 + (Rf / R1)] * Vin.

Kaya, ang k ay maaaring makalkula sa pamamagitan ng paghahambing ng higit sa dalawang mga equation.

k = [1 + (Rf / R1)].

Ang pagpapahayag na ito ng risistor ay kilala bilang pakinabang ng hindi nagpapalit ng amplifier at mula rito, maaari nating obserbahan na kung Rf = R1, Vo = 2 * Vin. Kaya, ang input boltahe ay napalakas ng isang kadahilanan ng 2. Karaniwang kinokontrol ng (Rf / R1) na ratio ang nakuha. Ang pagtaas ng Rf ay nagdaragdag ng halaga ng makakuha.

Hindi pag-invert ng op na negatibong pakinabang

Ang isang detalyadong pagtatasa ng nakuha ng Non-inverting op amp ay tapos na dati. Ang hindi pag-invert ng op amp na negatibong pakinabang ay tinukoy bilang eksaktong nakuha ng amplifier. Binibigyan ito ng ibang nomenclature sapagkat ang op-amp ay binibigyan ng negatibong feedback. Kahit na ang termino ay nakaliligaw, maraming mga mambabasa ang nag-iisip na ipinahiwatig nito ang isang di-baligtad na amplifier ay nagbibigay ng negatibong lakas ng kita.

Hindi pagpapaandar ng paglipat ng amplifier

Ang pagpapaandar ng paglipat ng isang system ay tumutukoy sa proseso na naglalarawan o nagbibigay ng output para sa bawat input. Habang ang amplifier ay tumatagal ng dalawang mga input at pinalalaki ang mga ito, ang paglipat ng function ay makikita ang pareho. Ang pagpapaandar ng paglipat ay maaaring nakasulat bilang:

Vo = k * Vi

Narito ang Vo at Vi ang dalawang mga input, at k ang nakuha.

Hindi baligtad na breadboard ng amplifier

Upang maobserbahan at suriin ang pag-andar ng isang non inverting amplifier sa real, kailangan naming gumawa ng isang circuit gamit ang isang PCB o isang breadboard. Ang eksperimento ay nangangailangan ng ilang kagamitan. Nakalista ang mga ito sa ibaba.

  1. Mga paglaban ng 1 kilo-ohm at sampung kilo-ohm.
  2. IC741
  3. Mga Koneksyon sa Mga Wires
  4. CRO
  5. Breadboard
  6. DC boltahe supply

Ang koneksyon ng breadboard ay ibinibigay sa ibaba. Ikonekta nang maayos ang kagamitan at obserbahan ang output waveform sa CRO.

Bandwidth ng non inverting amplifier

Bago malaman ang tungkol sa bandwidth ng isang non inverting amplifier, ipaalam sa amin ang bandwidth ng isang amplifier. Ang bandwidth ay nabanggit bilang ang saklaw ng freq kung saan ang amplifier ng amplifier ay makakakuha ng higit sa 70.7%.

Ang bandwidth ng isang hindi inverting amplifier ay natutukoy sa pamamagitan ng pagsasaalang-alang sa produkto ng gain-bandwidth at pagkatapos ay paghatiin ito ng hindi nakakakuha ng pagkakamit.

Hindi pag-invert ng phase amplifier ng amplifier

Karaniwan, ang paglilipat ng yugto ay tinukoy bilang pagbabago sa laki ng input signal. Mayroong isang itim na kahon, at nagbibigay kami ng isang senyas ng pag-input ng +5 V. Ngayon, kung makakatanggap kami ng -10 V bilang isang output, pagkatapos ay mayroong isang shift phase sa loob ng itim na kahon. Ang parehong nangyayari para sa mga amplifier. Habang nagbibigay kami ng input sa non inverting amplifier, walang pagbabago sa yugto ng isang boltahe ng isang output boltahe. Kaya, masasabi nating mayroong 0o pagbabago sa output. Para sa isang inverting terminal, ang phase shift ay -180o.

Non inverting summing amplifier makakuha

Ang summing amplifier ay nagbibigay ng amplified buod ng mga input voltages bilang output. Sa circuit sa ibaba, binigyan namin ng dalawang input voltages bilang V1 at V2 sa non-inverting terminal ng amplifier na nais naming lumikha ng isang non-inverting summing amplifier.

non-inverting amplifier
Larawan ni: InductiveloadOp-Amp Summing Amplifier, minarkahan bilang pampublikong domain, higit pang mga detalye sa Wikimedia Commons

Ang paglalapat ng teoryang superposisyon upang matukoy ang boltahe sa mga node, pinapantay namin ang kasalukuyang mga halaga mula sa sangay ng feedback at ang nababaligtad na sangay ng terminal.

Ang output equation ay dumating bilang: Vout = [1 + (Rf / Ra)] * [(V1 + V2) / 2]

Kaya, ang hindi inverting na summing amplifier na nakuha ay [1 + (Rf / Ra)] at ito ay katulad ng mga tipikal na hindi invertting amplifiers.

Paglalapat ng hindi inverting amplifier | Gumagamit ang hindi inverting amplifier.

  • Ang isa sa mga makabuluhang aplikasyon ng non-inverting amplifier ay upang mag-alok ng mataas na impedance ng pag-input at ang non-inverting op amp na ito ay napakahusay para dito.
  • Ang mga non-inverting na op-amp ay ginagamit upang maiiba ang pagitan ng maliliit na mga circuit sa loob ng isang kaskad at kumplikadong kurso.
  • Ginagamit din ang mga ito sa iba't ibang pagsasaalang-alang sa pagkuha.

Ano ang ginagamit para sa mga hindi nagpapalit ng amplifier?

Ang mga non inverting amplifier ay ginagamit para sa kanilang mataas na halaga ng impedance at mas mahusay na mga stabilidad dahil sa negatibong feedback at pakinabang. Ang pag-aari ng non inverting amplifier na nagbibigay ng pakinabang o paglaban sa output ay pinasikat ito sa pagkakaiba-iba ng circuit para sa mga cascaded system.

Pagbaligtad vs hindi pag-invert ng ingay ng amplifier

Ang pagbabalik ng mga amplifier ay nagbibigay ng higit na nakukuha sa ingay kaysa sa hindi mga invertting amplifier. Ito ay nangyayari dahil ang mapagkukunan ng kasalukuyang at voltages ay makahanap ng iba't ibang mga halaga ng nakuha sa output. Ang pagkuha ng ingay ay isang napaka-kritikal na parameter upang masukat ang pagganap ng amplifier.

Hindi invertting buffer amplifier

Ang non inverting buffer amplifier o buffer amplifier, o buffer op-amp, ay isang partikular na uri ng op-amp na tumatagal ng tanging input sa pamamagitan ng non-inverting amplifier at nagbibigay ng unit gain. Ang inverting terminal ay maikli na circuited, na may output na lumilikha ng negatibong feedback. Ang mga nasabing amplifiers ay nag-aalok ng mataas na impedance ng pag-input, mas mababang output impedance at mataas na kasalukuyang kita.

Ginagamit ang mga buffer para sa isang circuit breaker o upang maiwasan ang pag-load ng input.

non-inverting amplifier
Larawan ni: InductiveloadOp-Amp Unity-Gain Buffer, minarkahan bilang pampublikong domain, higit pang mga detalye sa Wikimedia Commons

Non inverting amplifier na may kapasitor

Ang isang kapasitor ay maaaring maidagdag sa isang hindi inverting amplifier upang magpatupad ng iba't ibang mga function ng transfer. Ang isang kapasitor ay maaaring gawin ang hindi inverting amplifier sa isang integrator o isang pagkakaiba.

Gamit ang mga capacitor, ang mga non inverting amplifiers ay maaari ding ibahin sa mga AC na kaisa na circuit, o isang 'kalahating ibinigay na riles'.

Non inverting amplifier na may boltahe ng sanggunian

Ang mga non amplifier amplifier ay naka-configure na may mga voltages na sanggunian. Ang mga voltages ng sanggunian ay mahalaga para sa mga op-amp dahil ang mga ito ay ang hangganan ng hangganan para sa mga output. Ang isang amplifier ay hindi maaaring lumampas sa positibong boltahe ng sanggunian o pumunta sa ibaba ng negatibong boltahe ng sanggunian.

Mga Madalas Itanong

1. Ano ang ginagamit para sa isang hindi inverting amplifier?

Sagot: Ang mga non inverting amplifier ay ginagamit para sa kanilang mataas na halaga ng impedance at mas mahusay na mga stabilidad dahil sa negatibong feedback at pakinabang. Ang pag-aari ng non inverting amplifier na nagbibigay ng pakinabang o paglaban sa output ay pinasikat ito sa pagkakaiba-iba ng circuit para sa mga cascaded system.

2. Alin ang isang mas mahusay na pag-invert o noninverting amplifier?

Sagot: Ang pag-invert ng amplifiers ay mas ginusto kaysa sa noninverting amplifiers. Ang rate ng pagpatay at karaniwang ratio ng pagtanggi sa mode (CMRR) ay mas mataas para sa isang inverting amplifier kaysa sa isang hindi inverting amplifier.

3. Iguhit ang hindi inverting na amplifier na form ng alon.

Sagot: Inilalarawan ng larawan sa ibaba ang hindi bumabagabag na alon ng amplifier. Maaari naming obserbahan na ang output ay amplified at nasa parehong yugto tulad ng input.

non-inverting amplifier
Anyong alon

4. Para sa anong aplikasyon ang ginagamit ng isang inverting amplifier, at para sa anong aplikasyon ang ginagamit ng isang hindi inverting amplifier?

sagot: Ang mga application kung saan ang gumagamit ay nangangailangan ng mas mataas na makakuha, mas mahusay na rate ng pagpatay, mas mahusay na CMRR ang pipili ng inverting amplifier. At kung ang isang gumagamit ay nangangailangan ng mas mataas na pabagu-bago ng katatagan ng system, dapat siyang apt para sa hindi inverting amplifier.

5. Ano ang mga bentahe ng isang inverting amplifier na taliwas sa non invertting?

Sagot: Ang isang inverting amplifier ay nagbibigay ng mas maraming pakinabang, isang mas mahusay na rate ng pagpatay, mas mataas na CMRR kaysa sa isang hindi invertting amplifier.

6. Ano ang mga tipikal na kundisyon ng non inverting amplifier upang gumana sa linear na rehiyon?

Sagot: Isaalang-alang natin, ang Rs ay isang tipikal na paglaban sa pag-input, ang Rf ay ang paglaban sa feedback, ang Vcc ay ang boltahe ng saturation, at ang Vg ay isang boltahe na sanggunian. Ang kundisyon para sa pagtatrabaho sa linear na rehiyon ng isang perpektong op-amp ay:

(Rs + Rf) / Rs> | Vcc / vg |

7. Bakit hindi inilapat ang isang virtual ground sa isang non inverting amplifier?

Sagot: Kahit na ang mga nag-aaral ay madalas na nagtanong, mayroong isang teknikal na kasalanan sa mismong problema. Ang Virtual Ground ay pag-aari ng amplifier, ngunit hindi ito isang batas na maaaring mailapat talaga. Ngayon, para sa isang non inverting terminal, walang node na naroroon sa circuit, na hindi maganda.

8. Bakit walang katapusang paglaban ng IP ng pag-invert at non invertting opam?

Sagot: Ang paglaban ng pag-input ng hindi inverting op amp ay walang hanggan, ngunit praktikal kung ang halagang ito ng impedance ay tumaas, kung gayon mas mababa ang kasalukuyang magpapalabas. Kinakailangan ang kundisyon para maisagawa ang op-amp at palakasin ang linggong signal na mahusay na paraan.

9. Bakit walang boltahe sa resistor ng feedback sa isang non invertting amplifier?

Sagot: Para sa isang tagasunod na boltahe na hindi inverting circuit, walang pagbaba ng boltahe sa kabila ng inverting terminal at para sa perpektong kaso, hindi dapat magkaroon ng anumang kasalukuyang dumadaan sa risistor.

10. Bakit dapat mas malaki ang halaga ng mga resistors ng feedback kaysa sa halaga ng input ng resistors sa kaso ng isang OP amp na hindi invertting amplifier?

Sagot: Ang pagkakaroon ng isang non inverting amplifier ay ibinibigay bilang [1 + (Rf / Ra)]. Maaari naming obserbahan na ang pagtaas ng Rf (pagtutol sa feedback) ay magpapataas sa pangkalahatang pakinabang ng system. Iyon ang dahilan kung bakit ang halaga ng resistor ng feedback ay pinananatiling mas mahusay kaysa sa mga halaga ng paglaban sa input.

11. Ano ang mangyayari kung nais kong magdagdag ng isang positibong feedback capacitor sa isang non inverting amplifier? Kumusta naman ang ingay at phase margin?

sagot: Kung nagdagdag ka ng isang positibong feedback capacitor sa isang non inverting amplifier, gagana ang circuit bilang isang Multi-vibrator. Ang halaga ng RC ay makokontrol ang pag-oscillation. Ang ingay at phase margin ay hindi gaanong kahalagahan.

Para sa higit pang artikulong nauugnay sa Elektronika pindutin dito

Tungkol sa Sudipta Roy

Isang Kumpletong paglalarawan ng non-inverting amplifier | 5+ mahahalagang katotohananIsa akong mahilig sa electronics at kasalukuyang nakatuon sa larangan ng Elektronika at Komunikasyon.
Mayroon akong masidhing interes sa paggalugad ng mga makabagong teknolohiya tulad ng AI & Machine Learning.
Ang aking mga sulatin ay nakatuon sa pagbibigay ng tumpak at na-update na data sa lahat ng mga nag-aaral.
Ang pagtulong sa isang tao sa pagkakaroon ng kaalaman ay nagbibigay sa akin ng labis na kasiyahan.

Kumonekta tayo sa pamamagitan ng LinkedIn - https://www.linkedin.com/in/sr-sudipta/

en English
X