同相运算放大器配置
运算放大器电路的第二种基本配置是同相运算放大器设计。在这种配置中,输入电压信号(VIN)直接施加到同相(+)输入端子,这意味着与“反相放大器”相比,输入电压信号(VIN)的输入电压更高。
在电路中,放大器的输出增益的值变为“正”。在本教程中,我看到它的输出增益为负。
结果是输出信号与输出信号“同相”。输入信号。
通过将Rƒ-R2分压器网络的输出电压信号的一小部分加回到反相(-)输入端子,可以实现同相运算放大器的反馈控制。如图所示,由于没有电流流入正输入端子(理想条件),因此这种闭环配置可以产生具有非常好的稳定性和非常高的输入阻抗Rin(接近无穷大)的同相放大器电路。
输出阻抗Rout非常低。如下所示。
同相运算放大器配置在前面的反相放大器教程中,我们说过,对于理想的运算放大器,“没有电流流入放大器的输入端子”,并且“ V1始终等于v2”。这是因为输入和反馈信号(V1)的结点处于相同电位。
换句话说,连接点是“虚拟地球”的总和。由于存在这个虚拟接地节点,电阻器Rƒ和R2在同相放大器上形成一个简单的分压器网络,电路的电压增益由R2和Rƒ之比确定,如下所示。
等效电位分压器网络然后,使用此公式计算分压器网络的输出电压,我们可以计算出同相放大器的闭环电压增益(AV),如下所示:然后,闭环同相运算放大器的电压增益为:从上式可知,同相放大器的总闭环增益将始终大于但不小于1(单位),基本上为正,并由Rƒ和R2的值之比确定。如果反馈电阻Rƒ的值为零,则放大器的增益将恰好为1(单位)。
如果电阻R2为零,则增益将接近无穷大,但实际上,它将限于运算放大器的开环差分增益(AO)。通过简单地更改输入连接(如图所示),我们可以轻松地将反相运算放大器配置转换为同相放大器配置。
电压跟随器(单位增益缓冲器)如果使反馈电阻Rƒ等于零(Rƒ= 0),并且使电阻R2等于无穷大(R2 =∞),则所得电路将具有固定的“ 1”增益; (单位),因为输出电压被反馈到反相输入端子(负反馈)。这种配置将产生一种称为电压跟随器的特殊类型的非反相放大器电路,也称为“单位增益缓冲器”。
由于输入信号直接连接到放大器的同相输入,因此输出信号不反相,导致输出电压等于输入电压,因此Vout = Vin。然后,由于其输入到输出的隔离特性,电压跟随器电路成为理想的恒压源或稳压器。
单位增益电压跟随器配置的优势在于,当阻抗匹配或电路隔离比电压或电流放大更为重要时,可以使用它,因为它可以将输入信号电压保持在其输出端。类似地,电压跟随器电路的输入阻抗非常高,通常大于1MΩ,因为它等于运算放大器的输入电阻乘以其增益(RinxAO)。
运算放大器的输出阻抗非常低,因为它假设理想的运算放大器条件,因此不受负载变化的影响。同相电压跟随器在这种同相电路配置中,输入阻抗Rin已增加到无穷大,而反馈阻抗Rƒ已减小到零。
输出直接连接回负反相输入,因此反馈为100%,并且Vin精确等于Vout,使其固定增益为1或1。将输入电压Vin施加到同相输入时,放大器的电压增益为:由于没有电流流入同相输入端子,因此输入阻抗是无限的(理想条件),因此零电流将流经反馈环路。
因此,任何电阻值都可以放置在反馈回路中,而不会影响电路的特性,因为没有电流流过回路,因此回路两端的电压降至零,从而导致功率损耗为零。由于输入阻抗非常高,因此需要一个单位增益缓冲器(电压跟随。
