ТЕХНИЧКА ШКОЛА ВРАЊЕ

СЕМИНАРСКИ РАД

Предмет: Електроника 2

Инвертујући и неинвертујућипојачавач

Оцена:____

Име и презиме: Предметни наставник:Милош Илић Ена Милосављевић

Врање, Мај 2016.

Инвертујући и неинвертујући појачавач Милош Илић

Садржај:

1.1. Увод..................................................................................................................1

1.2. Инвертујући појачавач...................................................................................2

1.2. Неинвертујући појачавач...............................................................................5

Инвертујући и неинвертујући појачавач Милош Илић

1.1. Увод

Интегрисани операциони појачавачи имају два улаза и један излаз. Један улаз се назива инвертујући и обележен је знаком „-“, а други се назива неинвертујући и обележен је знаком „+“. Ако се на инвертујући улаз доведе позитиван напон, на излазу се добије појачан негативан напон и обрнуто. Ако се на неинвертујући улаз доведе неки напон, на излазу се добије појачан напон истог поларитета. У наставку ће се уместо назива инвертујући користити „-“ улаз, а уместо неинвертујући „+“ улаз.

Имају велико напонско појачање (типично 100 000 пута) и грешка његовог улазног степена једнака 1mV, добијамо излазни напон који би износио 100V. Излазни напон не може да буде већи од напона напајања, који је обично 15V, па ће излаз појачавача бити у позитивном или негативном засићењу.

1

Инвертујући и неинвертујући појачавач Милош Илић

1.2. Инвертујући појачавач

Да би се избегло засићење појачавача, примењује се негативна повратна спрега код које се излазни напон делимично враћа на улаз и сабира са улазним напоном, као код инвертујућег појачавача. Ако на улазном степену операционог појачавача постоји напон грешке, чији је позитиван крај на „-“ улазу, тада се од њега на узлазу добије виши негативан напон, који се преко отпорника R2 враћа на „-“ улаз. Враћени негативни напон се одузима од улазног позитивног напона грешке. Њихова разлика сада представља укупан напон грешке, који је свакако мањи од основног напона грешке. Разлика основног напона грешке и враћеног напона такође се појачава и опет одузима од основног напона грешке. Ова разлика постаје мања и мања. Смањење ове разлике иде све дотле, док појачана разлика основног напона грешке и враћеног напона не постане приближно једнака основном напону грешке. Треба напоменути да се основна грешка не може потпуно побунити, јер тада не би постојала разлика враћеног напона и основног напона грешке, па појачавач не би имао шта да појача и са чиме да приближно поништи напон основне грешке.

За сваки линеарни појачавач важи правило да је његов излазни напон једнак улазном напону помноженом његовим појачањем. То значи да је

2

Инвертујући и неинвертујући појачавач Милош Илићнапон U2 једнак напону U1 помноженом са појачањем укупног кола, који чине интегрисани операциони појачавач са отпорницима R1 и R2. Ако се исто правило примени на напон између „-“ и “+“ улаза операционог појачавача, тада се може закључити да је напон U2 добијен од напона Uul, који је помножен појачањем самог операционог појачавача без повратне спреге.

Из извршене анализе види се да је у нормалном раду напон између „–“ и „+“ улаза занемарљиво мали у односу на остале напоне у појачавачу. Ако је „+“ улаз директно прикључен на масу, тада се може приближно сматрају да је потенцијал „-“ улаза такође приближно једнак потенцијалу масе. Каже се да је „-“ улаз на привидној маси.

Слика еквивалентне шеме: а) улазног и б) излазног дела

Напон U1 се преко R1 доводи на „-“ улаз и појачава се и инвертује, па се за позитиван напон U1 добије на излазу појачан негативан напон. Даље се преко R2 и R1 враћа на „-“ улаз операционог појачавача и супротног је поларитета, па се одузима од напона који потиче од напона U1 на „-“ улазу. Разлика напона који потиче од улазног напона U1 и враћеног напона је занемарљиво ниска и она се појачава операционим појачавачем.

Струје I1 и I2 на првој слици су приближно једнаке, јер је улазна отпорност операционог појачавача релативно велика, а напон између „-“ и „+“ улаза је занемарљиво мали.

3

Инвертујући и неинвертујући појачавач Милош ИлићИз наведених анализа види се да се може сматрати да је појачање интегрисаног операционог појачавача веома велико и да би у идеалном случају било бесконачно. Такође важи и за улазну отпорност. Напон између улазних крајева операционог појачавача је веома мали да би у идеалном случају био једнак нули. Улазна струја која улази у „-“ улаз је такође веома мала и у идеалном случају би била једнака нули, а струје I1

и I2 једнаке.

Напонско појачање појачавача А добијамо формулом:

A=U 2

U 1

Вредност напона U1 може да се одреди, ако се издвоји отпорник R1, на чији један крај је прикључен позитиван крај напона U1, а други му се налази у привидној маси. За ово кoло може се написати 2. Кирхофов закон:

U1−R1 I 1=0

Одавде следи:U 1=R1 I 1

Вредност напона U2 може да се одреди ако се издвоји отпорник R2, чији је један крај на привидној маси, а други на позитивном крају напона U2. За ово коло II Кирхофов закон има облик:

U2+R2 I2=0

Одавде следи:U 2=−R2 I 2

Ако се вредности напона U1 и U2 из претходних једначина замене добије се:

A=U 2

U 1=

−R2 I 2R1 I 1

Тада напонско појачање инвертујућег појачавача износи:

4

Инвертујући и неинвертујући појачавач Милош Илић

A=−R2R1

Напонско појачање је према једначини негативно што значи ако се на улаз доведе позитиван напон, на излазу се добије појачан негативан напон. Ако се на улазу доведе наизменични напон, на излазу се добије противфазни напон.

Појачање инвертујућег појачавача по апсолутном износу може да буде

веће, мање или једнако јединици, што зависи од односа R2R1

.

5

Инвертујући и неинвертујући појачавач Милош Илић

1.2. Неинвертујући појачавач

Ако је неки напон U1 прикључен између „+“ улаза и масе, то значи да исти такав напон постоји приближно између „-“ улаза и масе, односно на отпорнику R1, јер је напон између „+“ и „-“ занемарљиво мали.

Кроз отпорнике R1 и R2 протиче приближно иста струја I па напони U1 и U2 износе:

U1=R1 I

U 2=(R1+R2 ) I

Напонско појачање неинвертујућег појачавача је такође дато као количник излазног напона U2 и улазног U1:

A=U 2

U 1=

(R1+R2 ) IR1 I

=R1+R2R1

Закључује се да је напонско појачање неинвертујућег појачавача веће или једнако јединици и да је увек позитивно. Ако се на улаз доведе позитиван напон, на излазу се добије позитиван напон, али појачан. Ако

6

Инвертујући и неинвертујући појачавач Милош Илићсе на улаз доведе наизменични синусни напон, тада се на излазу добије појачан наизменични напон, које у фази са улазним. Улазна отпорност је за идеални неинвертујући појачавач бесконачно велика.

Раздвојни појачавач је посебан случај неинвертујућег појачавача. Овај појачавач се добије од неинвертујућег појачавача, ако је отпорност R1

бесконачно велика и ако је отпорност R2 једнака нули. И добијамо израз за напонско појачање раздвојног појачавача:

A=∞+0∞

=1

Код овог појачавача је улана отпорност веома велика, излазна мала, док му је појачање једнако јединици.

7

Инвертујући и неинвертујући појачавач Милош Илић

ЛИТЕРАТУРА

1. Електроника 2, Ратко Опачић, Завод за уџбенике

8