Inverterende versterker: toepassing als transweerstandsversterker:

Zoals we in eerdere discussies hebben gezien, kan de open-lusversterking van een operationele versterker (Op-amp) extreem hoog zijn, ongeveer 1,000,000 of meer. Deze zeer hoge versterking maakt de operationele versterker erg onstabiel, en een heel klein ingangssignaal, zelfs als ze in μV zijn, is voldoende om de uitgangsspanning tot oncontroleerbare mate te laten stijgen waar ze verzadigen, en we verliezen volledig de controle over de uitgang. Daarom gaan we terugkoppeling en inverterende versterker bestuderen als een oplossing voor de bovenstaande gerelateerde problemen.

Verzadiging

Voordat we leren over de inverterende versterker, moeten we weten over feedback en wat wordt bedoeld met verzadiging. De uitgangsspanning van een op-amp is beperkt tot een minimum en maximum waarde, die vrijwel gelijk is aan de geleverde voedingsspanning.

De verbinding van de uitgang naar de ingang via externe bedrading staat bekend als feedbackverbinding. Er zijn over het algemeen twee soorten feedback: positieve feedback en negatieve feedback.

Negatieve feedback en inverterende operationele versterkerconfiguratie

Als de feedback is verbonden met de inverterende versterker-ingangsklem (negatief) van de op-amp, met behulp van een geschikte weerstand genaamd feedbackweerstand, dan staat de feedback bekend als negatieve feedback. En als de feedbackverbinding tot stand wordt gebracht tussen de uitgang en de niet-inverterende (positieve) aansluiting van de op-amp via een geschikte feedbackweerstand, dan staat dit bekend als positieve feedback. Bij de meeste toepassingen van de op-amp wordt de negatieve feedback het meest gebruikt.

De negatieve feedback resulteert in een andere waarde van de spanning in de inverterende ingang (-ve), wat resulteert in een nieuw signaal in plaats van het daadwerkelijke ingangssignaal, aangezien de inverterende klemspanning de som is van de spanningen en de negatieve feedbackspanning afkomstig van de uitgangsaansluiting. Om het feitelijke ingangssignaal te scheiden van het ingangssignaal van de inverterende terminal, wordt daarom een ​​ingangsweerstand, R₁ wordt gebruikt.

Als we een ideaal equivalent circuit overwegen, is de spanningsversterking met gesloten lus

Specifiek, als de uitgangsspanning V is_O, op dat moment

De versterking A zal oneindig zijn; de spanning V₁ idyllisch gelijk aan V blijken te zijn₂. Dit wordt aangeduid als een virtuele kortsluiting. Een vrijwel kortsluiting laat zien dat of de spanning op een van de ingangsklemmen staat, automatisch zal werken op de andere ingangsklem vanwege een oneindige of praktisch zeer hoge versterking. De niet-inverterende klem 2 is geaard, dus V₂= 0 en V₁ = 0. Vandaar dat klem 1 nagenoeg wordt geaard, dat wil zeggen dat hij feitelijk nul volt vertegenwoordigt, zelfs zonder geaard te zijn.

Versterkerconfiguratie en werking omkeren

Huidige i₁ tot en met R₁ kan worden gegeven als:

Deze stroom i1 kan niet in op-amp gaan, omdat een ideale inverterende versterker: oneindige ingangsweerstand en trekt dus nul huidig. Daarom, ik! gaat door de R2-weerstand en gaat naar klem nr. 3.

Door de wet van Ohm toe te passen, kunnen we V bepalen_o als:

V_o = V₁ - i₁R₂

     = 0 -

Daarom is de spanningsversterking met gesloten lus:

Omdat we hebben opgemerkt dat de –ve gepaard gaat met de gesloten-lusversterkingsterm, wordt deze configuratie van de op-amp daarom herkend als de inverterende configuratie.

Vanwege het virtuele aardingsconcept wordt de ingangsweerstand gedefinieerd als R_i = V_i/i₁ = R₁

De vergelijking voor de uitgangsspanning (V._o) impliceert dat het circuit lineair werkt voor een constante versterkerversterking A_v als V_o = V_i x EEN_v. Deze eigenschap is erg handig voor het converteren van een signaal met een kleine magnitude naar een veel groter spanningssignaal. En aangezien er geen zijn condensatoren in het inverterende operationele versterkercircuit, dus de ingangs- en uitgangsspanningen, evenals de stromen in de weerstanden, kunnen DC-signalen zijn, en daarom zal de op-amp ook DC-signalen kunnen versterken.

Toepassing van inverterende versterker

Wat is een transresistanceversterker?

Transresistantieversterker of stroom-naar-spanningsomvormer

Een zeer nuttige toepassing van een inverterende operationele versterker is die van een transimpedantieversterker of stroom-naar-spanningsomvormer. Een trans-weerstand of een trans-impedantie op-amp wordt gebruikt als een stroom-naar-spanning-omzettercircuit. Deze worden uitgebreid gebruikt bij het ontwerpen van circuits, omdat het goed is om een ​​zeer kleine stroom die wordt gegenereerd door een circuit of sensor om te zetten in een voldoende hoge proportionele uitgangsspanning.

Beschouw het circuit in de figuur. De ingangsweerstand R_i op virtueel knooppunt is R_i = V₁/i₁ = 0 zoals eerder bestudeerd.

De huidige i₁ is in wezen gelijk aan I_s en dus,

i₂ = ik₁ = Ik_s

En, V_o = -i₂R_f = -I_sR_f

De o / p-spanning is recht evenredig met de signaalstroom en de feedbackweerstand R_f is gelijk aan de verhouding van de uitgangsspanning tot de stroom in de ingangsklem.

We gaan leren over de niet-inverterende versterker in het komende gedeelte.

Voor meer elektronica gerelateerd artikel klik hier

Lees ook:

• Waarom gebruiken luidsprekers lpf's in crossover-netwerken?
• Waar worden leds het meest gebruikt in het dagelijks leven?
• Waar worden spectrale analyses gebruikt in de techniek?
• Waarom kan een standaarddiode worden gebruikt in hoogfrequente toepassingen zoals RF?
• Waarom zijn gelijkrichtdiodes belangrijk?
• Nadelen van transistortransistorlogica
• Heeft elke flipflop een complementaire output?
• Of poorttoepassingen
• Bestaat er een hiërarchie in de veelzijdigheid van flip-flops?
• Wat is een gelijkrichtdiode