Wzmacniacz odwracający
Problem - Wzmacniacz odwracający
Potrzebujesz prostego wzmacniacza operacyjnego, przy czym nie ma znaczenia, że sygnał wyjściowy będzie odwrotnością wejściowego.
Rozwiązanie
Podłącz wzmacniacz operacyjny w sposób pokazany na rysunku 17.4. W tym układzie przyjęto, że używane jest zasilanie ±12 V.
Jeśli nie występuje żadne sprzężenie zwrotne z wyjścia wzmacniacza operacyjnego do wejścia, wzmocnienie ma poziom milionów lub miliardów. Jest to zdecydowanie za wysoki poziom, aby był przydatny do czegokolwiek innego niż wzmacnianie szumu. W pokazanym obwodzie R1 i R2 są używane do zmniejszenia wzmocnienia do sensownego poziomu, czyli od ok. 10 do 10 000. Jeśli
potrzebujesz większego wzmocnienia, musisz zastosować kilka etapów wzmacniania, a także filtry pozwalające uniknąć wzmacniania niepożądanego szumu.
Rysunek 17.4. Wzmacniacz odwracający
Wzmocnienie napięcia w obwodzie jest określane przez następujący wzór:
Jeśli więc chcesz, by wzmocnienie wynosiło –10 (10 po odwróceniu), możesz zastosować R2 o wartości 10 kΩ i R1 o wartości 1 kΩ. Jeśli w tym scenariuszu napięcie na wejściu wyniesie +1 V, na wyjściu uzyskasz –10 V, a napięcie wejściowe –0,1 V da na wyjściu +1 V.
Jeśli chcesz używać jednego źródła zasilania 5 V, obowiązują te same zasady, jednak w tym przypadku wzmocnienie odbywa się względem napięcia środkowego równego 2,5 V. Na rysunku 17.5 pokazany jest schemat ze stabilizowanym źródłem zasilania 5 V i wzmacniaczem operacyjnym OPA365 (typu rail-to-rail z jednym źródłem zasilania).
Rysunek 17.5. Wzmacnianie odwracające z użyciem wzmacniacza operacyjnego z jednym źródłem zasilania
Gdy używane jest jedno źródło zasilania, napięcie wejściowe musi wynosić od 0 do 5 V, a wzmocnienie jest liczone względem napięcia środkowego równego 2,5 V. To oznacza, że jeśli napięcie wejściowe wynosi 2,5 V, napięcie wyjściowe będzie równe 2,5 V, natomiast dla napięcia wejściowego 2,6 V (0,1 V więcej niż 2,5 V), napięcie wyjściowe wyniesie 1,5 V (1 V mniej niż 2,5 V).
Tak więc wzór na obliczanie Uwyj. na podstawie Uwej. dla schematu z rysunku 17.5 wygląda tak:
Opis - Wzmacniacz odwracający
Niezależnie od poziomu wzmocnienia nie da się na wyjściu wzmacniacza operacyjnego uzyskać wartości przekraczającej napięcie zasilania. Wzmacniacz operacyjny typu rail-to-rail umożliwia zmiany napięcia w zakresie od poziomu jednego źródła zasilania do poziomu drugiego źródła. We wzmacniaczach innego typu różnica względem napięcia zasilania często może wynosić tylko
wolt lub dwa wolty.
