Applicazioni op-amp

Si dice che sia un circuito linear, se esiste una relazione lineare tra il suo input e l'output. Allo stesso modo, si dice che sia un circuitonon-linear, se esiste una relazione non lineare tra il suo input e output.

Gli amplificatori operazionali possono essere utilizzati sia in applicazioni lineari che non lineari. Le seguenti sono le applicazioni di base dell'amplificatore operazionale:

• Amplificatore invertente
• Amplificatore non invertente
• Inseguitore di tensione

Questo capitolo discute queste applicazioni di base in dettaglio.

Amplificatore invertente

Un amplificatore invertente prende l'ingresso attraverso il suo terminale invertente attraverso un resistore $ R_ {1} $ e produce la sua versione amplificata come uscita. Questo amplificatore non solo amplifica l'ingresso ma lo inverte (cambia segno).

Il circuit diagram di un amplificatore invertente è mostrato nella figura seguente -

Si noti che per un amplificatore operazionale, la tensione sul terminale di ingresso invertente è uguale alla tensione sul suo terminale di ingresso non invertente. Fisicamente, non c'è corto tra questi due terminali mavirtually, loro sono dentro short insieme.

Nel circuito mostrato sopra, il terminale di ingresso non invertente è collegato a terra. Ciò significa che zero volt viene applicato al terminale di ingresso non invertente dell'amplificatore operazionale.

Secondo il virtual short concept, la tensione al terminale di ingresso invertente di un amplificatore operazionale sarà zero volt.

Il nodal equation al nodo di questo terminale è come mostrato di seguito -

$$ \ frac {0-V_i} {R_1} + \ frac {0-V_0} {R_f} = 0 $$

$$ => \ frac {-V_i} {R_1} = \ frac {V_0} {R_f} $$

$$ => V_ {0} = \ left (\ frac {-R_f} {R_1} \ right) V_ {t} $$

$$ => \ frac {V_0} {V_i} = \ frac {-R_f} {R_1} $$

Il rapporto tra la tensione di uscita $ V_ {0} $ e la tensione di ingresso $ V_ {i} $ è il guadagno di tensione o guadagno dell'amplificatore. quindi, ilgain of inverting amplifier è uguale a $ - \ frac {R_f} {R_1} $.

Notare che il guadagno dell'amplificatore invertente sta avendo a negative sign. Indica che esiste una differenza di fase di 180 ⁰ tra l'ingresso e l'uscita.

Amplificatore non invertente

Un amplificatore non invertente prende l'ingresso attraverso il suo terminale non invertente e produce la sua versione amplificata come uscita. Come suggerisce il nome, questo amplificatore si limita ad amplificare l'ingresso, senza invertire o modificare il segno dell'uscita.

Il circuit diagram di un amplificatore non invertente è mostrato nella figura seguente -

Nel circuito sopra, la tensione di ingresso $ V_ {i} $ viene applicata direttamente al terminale di ingresso non invertente dell'amplificatore operazionale. Quindi, la tensione al terminale di ingresso non invertente dell'amplificatore operazionale sarà $ V_ {i} $.

Usando voltage division principle, possiamo calcolare la tensione al terminale di ingresso invertente dell'amplificatore operazionale come mostrato di seguito -

$$ => V_ {1} = V_ {0} \ sinistra (\ frac {R_1} {R_1 + R_f} \ destra) $$

Secondo il virtual short concept, la tensione sul terminale di ingresso invertente di un amplificatore operazionale è uguale a quella della tensione sul suo terminale di ingresso non invertente.

$$ => V_ {1} = V_ {i} $$

$$ => V_ {0} \ left (\ frac {R_1} {R_1 + R_f} \ right) = V_ {i} $$

$$ => \ frac {V_0} {V_i} = \ frac {R_1 + R_f} {R_1} $$

$$ => \ frac {V_0} {V_i} = 1 + \ frac {R_f} {R_1} $$

Ora, il rapporto tra la tensione di uscita $ V_ {0} $ e la tensione di ingresso $ V_ {i} $ o il guadagno di tensione o gain of the non-inverting amplifier è uguale a $ 1 + \ frac {R_f} {R_1} $.

Notare che il guadagno dell'amplificatore non invertente sta avendo a positive sign. Indica che non c'è differenza di fase tra l'ingresso e l'uscita.

Inseguitore di tensione

UN voltage followerè un circuito elettronico, che produce un'uscita che segue la tensione di ingresso. È un caso speciale di amplificatore non invertente.

Se consideriamo il valore del resistore di retroazione, $ R_ {f} $ come zero ohm e (o) il valore del resistore, 1 come infinito ohm, allora un amplificatore non invertente diventa un seguace di tensione. Ilcircuit diagram di un follower di tensione è mostrato nella figura seguente -

Nel circuito sopra, la tensione di ingresso $ V_ {i} $ viene applicata direttamente al terminale di ingresso non invertente dell'amplificatore operazionale. Quindi, la tensione al terminale di ingresso non invertente dell'amplificatore operazionale è uguale a $ V_ {i} $. Qui, l'uscita è direttamente collegata al terminale di ingresso invertente di opamp. Quindi, la tensione al terminale di ingresso invertente dell'amplificatore operazionale è uguale a $ V_ {0} $.

Secondo il virtual short concept, la tensione al terminale di ingresso invertente dell'amplificatore operazionale è uguale a quella della tensione al suo terminale di ingresso non invertente.

$$ => V_ {0} = V_ {i} $$

Quindi, la tensione di uscita $ V_ {0} $ di un inseguitore di tensione è uguale alla sua tensione di ingresso $ V_ {i} $.

Quindi, il gain of a voltage follower è uguale a uno poiché sia ​​la tensione di uscita $ V_ {0} $ che la tensione di ingresso $ V_ {i} $ del follower di tensione sono uguali.