Яка перевага інвертуючої схеми підсилювача перед неінвертуючою?


30

Операційні підсилювачі розроблені для досягнення конкретного посилення незалежно від відмінностей між окремими підсилювачами. Один дуже поширений контур має коефіцієнт підсилення -R2 / R1. Ось (виправлена) схема:

інвертування схеми підсилювача

Інша поширена конфігурація має коефіцієнт посилення R2 / R1 + 1 і неінвертує:

неінвертуюча схема

Що я не бачу, це те, чому на землі хтось би використовував інвертуючу, за винятком випадкового випадку, коли ви хочете інверсії. Неінвертуючий має високий вхідний опір без додаткового вхідного ступеня і майже такий же коефіцієнт посилення. Чи є якась перевага до першого прикладу?

Крім того, оскільки перший приклад не має високого вхідного опору, він може призвести до значного струму для приводу. Так, часто підписник джерела ставиться перед підсилювачем. Що стосується другої конфігурації, чи є якась причина, чому послідовник джерела коли-небудь знадобиться?


2
У першому випадку (інвертування), оскільки це односильний підсилювач, чи не потрібно мати "віртуальну землю" VCC / 2, що подається на вхід +, інакше вихід буде намагатися перейти в негативний? (Я цифровий хлопець, який все ще вчаться використовувати підсилювачі, тому легко можу помилитися з цього приводу).
tcrosley

2
Ви відповіли на власне запитання. Іноді потрібно підсилювач з низьким вхідним опором. Наприклад, якщо ви підсилюєте струм.

Відповіді:


19

Інвертаційна конфігурація здатна отримувати менше 1, і може використовуватися як змішувач. Ось хороший буквар.

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

Я точно не знаю, чому (хтось вільно звучить), але той факт, що негативний зворотний зв'язок тримає негативний вхідний термінал на 0 В, означає, що вузол - це правильне місце для підрахунку струмів, що робить ланцюг змішувача життєздатним (хоча інвертувати) . Операційні підсилювачі також дешеві і постачаються в пакеті з більш ніж одиницею, тому зазвичай ви можете просто інвертувати щось знову, якщо це "догори ногами"


12

Ще не згадуваний фактор - це те, що деякі підсилювачі працюють найкраще, коли вхідне напруга загального режиму утримується у вузькому діапазоні. Дуже складно спроектувати підсилювач, в якому однакова схема обробляє напруги загального режиму поблизу обох рейок. Як правило, підсилювач або не працює належним чином, коли входи знаходяться занадто поблизу однієї з рейок, або ж він матиме один набір вхідних схем для використання, коли напруги знаходяться поблизу однієї рейки, інший для коли напруги поблизу іншого , і схема автоматичного перемикання між ними. Якщо два вхідних ланцюга не відповідають ідеальному, перемикання між ними може порушити вихід. Утримання напруги загального режиму на фіксованому значенні усуває цю проблему.


1
Наявність різної напруги в загальному режимі створює спотворення через такі механізми, як модуляція довжини каналу / Ранній ефект у поточному дзеркалі, що подає вхідну диференціальну пару. При великих опорах джерела це спотворення може бути досить значним.
Bitrex

1
У своїй першій книзі Джим Вільямс формулює Правило Вільямса: "Маловідомий принцип точності підсилювальних ланцюгів ... завжди інвертований (крім випадків, коли ви не можете").
відмітки

@markrages: мені подобається це правило. Зазвичай застосовують підсилювачі в тих випадках, коли хочеться мінімізувати вхідні струми, а для тих, що не інвертують конфігурацію, як правило, слід пройти, але якщо вхід матиме відомі характеристики кінцевого опору, це хороший знак, який слід використовувати інвертуючу конфігурацію.
supercat

1
@markrages: Цікаво, що той самий принцип з'являється і в інших областях. Наприклад, стандартна чорно-біла плівка може бути оброблена для отримання позитиву чи негативу, і наявні як позитивні, так і негативні кольорові плівки. Прямий позитив може бути кращим, ніж друк, зроблений з негативу, але друк, зроблений з негативу, краще, ніж той, який зроблений з позитиву.
supercat

Хоча є кілька випадків, коли інвертування не є ідеальним. Наприклад, якщо ваш вихідний опір високий, вам доведеться використовувати резистори з високим значенням, у цьому випадку шум може бути вище необхідного. Навіть якщо вихідний опір не надзвичайно високий, як правило, ви хочете мінімізувати опір серії. Особливо для збереження низького рівня шуму в аудіосхемах. Якщо ви вивчаєте дійсно хороший звуковий ланцюг з низьким рівнем шуму, зазвичай ви знайдете дуже низький або навіть відсутній опір серії в шляху сигналу.
squarewav

5

У будь-якому випадку, інвертування не є проблемою. Ми можемо отримати позитивний сигнал, просто змінивши електропроводку. Крім того, я думаю, що використання декількох підсилювальних ступенів є досить поширеним, і рівна кількість інвертуючих амперів робить більшим неінвертуючий.

Вікіпедія дає деякі недоліки для неінвертуючої конфігурації: http://en.wikipedia.org/wiki/Operational_amplifier_applications#Non-inverting_amplifier

Я не думаю, що розміщення буфера на вході другої конфігурації надає будь-яку перевагу.


1
Використання позитивного зворотного зв'язку, як правило, змушує вихід "бігти" до позитивної рейки, а потім залишається там, в основному зав'язуючи першу позитивну вихідну напругу, поки не вимкнеться. Це не приносить користі при спробі посилити деякий різний вхідний сигнал.
JimmyB

Чи можете ви включити у відповідь недоліки, викладені у Вікіпедії?
Дмитро Григор’єв

0

Дійсно, на сьогодні скромний інвертуючий підсилювач майже не має переваг перед неінвертуючим підсилювачем (за винятком відсутності помилки загального режиму і, звичайно, інверсії). Але в минулому, коли не було диференціальних підсилювачів, це був єдиний спосіб зробити підсилювач з негативним зворотним зв'язком.

Узагальнена інвертувальна конфігурація з різними елементами Е1 та Е2 (резисторами, конденсаторами, індукторами, діодами, транзисторами, датчиками тощо), надзвичайно корисна. Там підсилювач усуває небажаний перепад напруги через Е2 еквівалентною вихідною напругою, таким чином забезпечуючи ідеальні умови навантаження (коротке підключення) для Е1 ... оп-підсилювач діє як елемент з негативним опором, що нейтралізує позитивний опір Е2. Детальніше про цю техніку див. У моїй вікі-книзі з історії компенсації напруги .

введіть тут опис зображення

Використовуючи наш веб-сайт, ви визнаєте, що прочитали та зрозуміли наші Політику щодо файлів cookie та Політику конфіденційності.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.