Jaka jest przewaga obwodu odwracającego opampa nad nieodwracającym?

30

Obwody wzmacniaczy operacyjnych są zaprojektowane tak, aby osiągnąć określone wzmocnienie niezależnie od różnic między poszczególnymi wzmacniaczami operacyjnymi. Jeden bardzo powszechny obwód ma wzmocnienie -R2 / R1. Oto (poprawiony) schemat:

schemat odwracania wzmacniacza operacyjnego

Inna popularna konfiguracja ma wzmocnienie R2 / R1 + 1 i jest nieodwracająca:

schemat nieodwracający

Nie widzę, dlaczego, u licha, ktokolwiek używałby odwróconego, z wyjątkiem dziwnego przypadku, w którym tak naprawdę chcesz inwersji. Ten nieodwracający ma wysoką impedancję wejściową bez dodatkowego stopnia wejściowego i prawie takie samo wzmocnienie. Czy jest jakaś zaleta w stosunku do pierwszego przykładu?

Ponadto, ponieważ pierwszy przykład nie ma wysokiej impedancji wejściowej, może on pobierać znaczny prąd. Dlatego często przed wzmacniaczem umieszczany jest obserwator źródła. Czy w przypadku drugiej konfiguracji istnieje jakiś powód, dla którego obserwator źródła byłby kiedykolwiek potrzebny?

operational-amplifier

— Dow
źródło

2

W pierwszym przypadku (odwrócenie), ponieważ jest to wzmacniacz operacyjny z pojedynczym zasilaniem, czy nie trzeba mieć „wirtualnej masy” VCC / 2 zasilającej wejście +, w przeciwnym razie sygnał wyjściowy byłby ujemny? (Jestem cyfrowym facetem, który wciąż uczy się używać wzmacniaczy operacyjnych, więc łatwo się mylę).

— tcrosley,

2

Odpowiedziałeś na swoje pytanie. Czasami potrzebujesz wzmacniacza o niskiej impedancji wejściowej. Na przykład, jeśli wzmacniasz prąd.

19

Konfiguracja odwracania jest w stanie uzyskać mniej niż 1 i może być używana jako mikser. Oto dobry podkład.

http://chrisgammell.com/2008/08/02/how-does-an-op-amp-work-part-1/

Nie wiem dokładnie, dlaczego (ktoś może swobodnie wejść), ale fakt, że ujemne sprzężenie zwrotne utrzymuje ujemny zacisk wejściowy na poziomie 0 V oznacza, że węzeł jest właściwym miejscem do sumowania prądów, dzięki czemu obwód miksera jest opłacalny (chociaż odwracający) . Wzmacniacze operacyjne są również tanie i są dostarczane w pakietach z więcej niż jednym, więc zwykle możesz po prostu odwrócić coś, jeśli jest to „do góry nogami”

— użytkownik11311
źródło

12

Nie wspomniałem jeszcze o jednym, że niektóre wzmacniacze operacyjne działają najlepiej, gdy napięcie wejściowe w trybie wspólnym jest utrzymywane w wąskim zakresie. Bardzo trudno jest zaprojektować wzmacniacz operacyjny, w którym ten sam zespół obwodów obsługuje napięcia w trybie wspólnym w pobliżu obu szyn. Zazwyczaj wzmacniacz operacyjny albo nie działa poprawnie, gdy wejścia znajdują się zbyt blisko jednej z szyn, albo będzie miał jeden zestaw obwodów wejściowych do użytku, gdy napięcia znajdują się w pobliżu jednej szyny, a drugi zestaw, gdy napięcia są blisko drugiej i obwody do automatycznego przełączania się między nimi. Jeśli dwa obwody wejściowe nie są idealnie dopasowane, przełączanie między nimi może zakłócać moc wyjściową. Utrzymanie stałego napięcia w trybie wspólnym eliminuje ten problem.

— supercat
źródło

1

Posiadanie zmiennego napięcia w trybie wspólnym powoduje zniekształcenie poprzez mechanizmy takie jak modulacja długości kanału / wczesny efekt w bieżącym lustrze zasilającym wejściową parę różnicową. Przy dużych opornościach źródła zniekształcenie może być dość znaczące.

— Bitrex,

1

W swojej pierwszej książce Jim Williams sformułował Regułę Williamsa: „mało znany dogmat precyzyjnych obwodów wzmacniaczy operacyjnych ... zawsze odwraca (z wyjątkiem sytuacji, gdy nie możesz)”.

— markrages

@markrages: Podoba mi się ta zasada. Często stosuje się wzmacniacze operacyjne w przypadkach, w których chce się zminimalizować prądy wejściowe, a dla tych zwykle nieodwracalną konfiguracją jest zwykle droga, ale jeśli wejście ma mieć znaną skończoną charakterystykę rezystancji, to dobry znak, że należy użyj odwróconej konfiguracji.

— supercat

1

@markrages: Co ciekawe, ta sama zasada pojawia się również w niektórych innych dziedzinach. Na przykład, standardowa czarno-biała folia może być przetwarzana w celu uzyskania pozytywu lub negatywu, a dostępne są zarówno pozytywne, jak i negatywne filmy w kolorze. Bezpośredni pozytyw może być lepszy niż wydruk wykonany z negatywu, ale wydruk wykonany z negatywu jest lepszy niż wydruk wykonany z pozytywu.

— supercat

Chociaż istnieje kilka przypadków, w których odwracanie nie jest idealne. Na przykład, jeśli impedancja źródła jest wysoka, należy użyć rezystorów o potencjalnie wysokiej wartości, w których szum może być wyższy niż to konieczne. Nawet jeśli impedancja źródła nie jest strasznie wysoka, zazwyczaj chcesz zminimalizować rezystancje szeregowe. Szczególnie do utrzymywania niskiego poziomu szumów w obwodach audio. Jeśli studiujesz naprawdę dobry obwód audio o niskim poziomie szumów, zwykle znajdziesz bardzo niski lub nawet brak rezystancji szeregowej na ścieżce sygnału.

— squarewav,

5

W każdym razie odwracanie nie stanowi problemu. Pozytywny sygnał możemy uzyskać po prostu przez zmianę okablowania. Co więcej, myślę, że używanie kilku stopni wzmacniacza jest dość powszechne, a parzysta liczba wzmacniaczy odwracających sprawia, że większy nie jest odwracany.

Wikipedia ma pewne wady dla konfiguracji nieodwracającej: http://en.wikipedia.org/wiki/Operational_amplifier_applications#Non-inverting_amplifier

Nie sądzę, że umieszczenie bufora na wejściu drugiej konfiguracji daje jakąkolwiek korzyść.

— Serge
źródło

1

Użycie dodatniego sprzężenia zwrotnego zwykle spowoduje, że wyjście „ucieknie” na szynę dodatnią, a następnie pozostanie tam, w zasadzie blokując pierwsze zdarzenie dodatniego napięcia wyjściowego aż do wyłączenia zasilania. Nie ma to zastosowania przy próbach wzmocnienia niektórych zmiennych sygnałów wejściowych.

— JimmyB,

Czy możesz w swojej odpowiedzi uwzględnić wady określone w Wikipedii?

— Dmitrij Grigoriew

0

Naprawdę, obecnie skromny wzmacniacz odwracający prawie nie ma przewagi nad wzmacniaczem nieodwracającym (wyłączając brak błędu trybu wspólnego i, oczywiście, odwrócenie). Ale w przeszłości, kiedy nie było wzmacniaczy różnicowych, był to jedyny sposób na stworzenie wzmacniacza z ujemnym sprzężeniem zwrotnym.

Uogólniona konfiguracja odwracania z różnymi elementami E1 i E2 (rezystory, kondensatory, cewki indukcyjne, diody, tranzystory, czujniki itp.) Podłączonymi w miejsce R1 i R2 jest niezwykle przydatna. Tam wzmacniacz operacyjny usuwa niepożądany spadek napięcia na E2 przez równoważne napięcie wyjściowe, zapewniając w ten sposób idealne warunki obciążenia (krótkie połączenie) dla E1 ... wzmacniacz operacyjny działa jako element o ujemnej impedancji neutralizującej dodatnią impedancję E2. Zobacz więcej na temat tej techniki w mojej historii wikibooks o kompensacji napięcia .

wprowadź opis zdjęcia tutaj

— Fantazista obwodu
źródło