Pagbaligtarin ng pagpapatakbo amplifier

Ang Op-Amp (Operational Amplifier) ay ang gulugod ng Analog electronics. Ang isang pagpapatakbo na amplifier ay isang sangkap na elektronikong sinamahan ng DC na nagpapalakas ng Boltahe mula sa isang kaugalian na input na gumagamit ng feedback ng risistor. Ang Op-Amps ay popular para sa kanyang kagalingan sa maraming bagay dahil maaari silang mai-configure sa maraming paraan at maaaring magamit sa iba't ibang mga aspeto. Ang isang op-amp circuit ay binubuo ng ilang mga variable tulad ng bandwidth, input, at output impedance, makakuha ng margin atbp Iba't ibang klase ng mga op-amp ay may iba't ibang mga pagtutukoy depende sa mga variable na iyon. Mayroong maraming mga op-amp na magagamit sa iba't ibang mga integrated circuit (IC) na pakete, ang ilang mga op-amp ic ay mayroong dalawa o higit pang mga op-amp sa isang solong pakete. Ang LM358, LM741, LM386 ay ilang karaniwang ginagamit na mga Op-amp IC. Maaari kang matuto nang higit pa tungkol sa mga Op-amp sa pamamagitan ng pagsunod sa aming seksyon ng mga Op-amp na circuit.

Ang isang op-amp ay may dalawang kaugalian na mga input input at isang output pin kasama ang mga power pin. Ang dalawang magkakaibang input pin na iyon ay inverting pin o Negative at Non-inverting pin o Positive. Ang isang op-amp ay nagpapalakas ng pagkakaiba sa boltahe sa pagitan ng dalawang input pin na ito at nagbibigay ng pinalakas na output sa buong Vout o output pin nito.

Nakasalalay sa uri ng pag-input, ang op-amp ay maaaring maiuri bilang Inverting Amplifier o Non-inverting Amplifier. Sa nakaraang Non-inverting op-amp tutorial, nakita namin kung paano gamitin ang amplifier sa isang hindi pag-inververt na pagsasaayos. Sa tutorial na ito, matututunan natin kung paano gamitin ang op-amp sa pag-inververt na pagsasaayos.

Inverting ang Configuration ng Operational Amplifier

Ito ay tinatawag na Inverting Amplifier dahil binago ng op-amp ang anggulo ng phase ng output signal na eksaktong 180 degree out of phase na patungkol sa input signal. Katulad ng dati, gumagamit kami ng dalawang panlabas na resistors upang lumikha ng circuit ng feedback at gumawa ng isang closed loop circuit sa kabuuan ng amplifier.

Sa pagsasaayos na Non-inverting, nagbigay kami ng positibong feedback sa buong amplifier, ngunit para sa pag-invert ng pagsasaayos, gumawa kami ng negatibong feedback sa op-amp circuit.

Tingnan natin ang diagram ng koneksyon para sa pag-invert ng op-amp na pagsasaayos

Sa invertting na op-amp sa itaas, maaari naming makita ang R1 at R2 na nagbibigay ng kinakailangang feedback sa op-amp circuit. Ang R2 Resistor ay ang signal input resistor, at ang R1 risistor ay ang resistor ng feedback. Pinipilit ng circuit ng feedback na ito ang pagkakaiba-ibang boltahe ng pag-input sa halos zero.

Ang feedback ay konektado sa buong negatibong terminal ng op-amp at ang positibong terminal ay konektado sa buong lupa. Ang potensyal na boltahe sa kabuuan ng pag-invert ng input ay kapareho ng potensyal na boltahe ng di-pag-invert na input. Kaya, sa kabuuan ng di-pag-invert na input, isang Virtual Earth summing point ang nilikha, na nasa parehong potensyal ng lupa o Earth. Ang op-amp ay kikilos bilang isang kaugalian na amplifier.

Kaya, sa kaso ng pag-invert ng op-amp, walang kasalukuyang daloy sa input terminal, pati na rin ang input Boltahe ay katumbas ng boltahe ng feedback sa kabuuan ng dalawang resistors dahil pareho silang pareho ng virtual ground source. Dahil sa virtual ground, ang paglaban ng input ng op-amp ay katumbas ng input resistor ng op-amp na R2. Ang R2 na ito ay may kaugnayan sa closed loop gain at ang pakinabang ay maaaring maitakda ng ratio ng panlabas na resistors na ginamit bilang feedback.

Dahil walang kasalukuyang daloy sa input terminal at ang kaugalian na boltahe ng pag-input ay zero, Maaari nating kalkulahin ang closed loop gain ng op amp. Matuto nang higit pa tungkol sa Op-amp consturction at ang pagtatrabaho nito sa pamamagitan ng pagsunod sa link.

Kita ng Inverting Op-amp

Sa imahe sa itaas, ang dalawang resistors R2 at R1 ay ipinapakita, na kung saan ay ang boltahe na divider ng feedback resistors na ginamit kasama ang pag-invert ng op-amp. Ang R1 ay ang resistor ng Feedback (Rf) at ang R2 ang input resistor (Rin). Kung makalkula natin ang kasalukuyang dumadaloy sa pamamagitan ng risistor pagkatapos-

i = (Vin - Vout) / (Rin (R2) - Rf (R1))

Tulad ng Dout ay ang midpoint ng divider, kaya maaari nating tapusin

Tulad ng inilarawan namin dati, dahil sa virtual ground o parehong node summing point, ang boltahe ng feedback ay 0, Dout = 0. Kaya,

Kaya, ang inverting amplifier formula para sa closed loop gain ay magiging

Makakuha (Av) = (Vout / Vin) = - (Rf / Rin)

Kaya, mula sa pormulang ito, nakakakuha kami ng anuman sa apat na mga variable kapag ang iba pang tatlong mga variable ay magagamit. Maaaring magamit ang calculator ng Op-amp Gain upang makalkula ang nakuha ng isang inverting na op-amp.

Tulad ng nakikita natin ang isang negatibong pag-sign sa pormula, ang output ay magiging 180 degree out of phase na taliwas sa phase ng input signal.

Praktikal na Halimbawa ng Inverting Amplifier

Sa imahe sa itaas, ipinakita ang isang pagsasaayos ng op-amp, kung saan ang dalawang resistors ng feedback ay nagbibigay ng kinakailangang puna sa op-amp. Ang risistor na R2 na kung saan ay ang input risistor at ang R1 ay ang resistor ng feedback. Ang input resistor R2 na may halagang resistensya na 1K ohms at ang resistor ng feedback R1 ay may halaga ng paglaban na 10k ohms. Kalkulahin namin ang pagbabaliktad na nakuha ng op-amp. Ang puna ay ibinigay sa negatibong terminal at ang positibong terminal ay konektado sa lupa.

Ang formula para sa pag-invert ng pakinabang ng op-amp circuit-

Makakuha (Av) = (Vout / Vin) = - (Rf / Rin)

Sa itaas na circuit Rf = R1 = 10k at Rin = R2 = 1k

Kaya, Makakuha (Av) = (Vout / Vin) = - (Rf / Rin) Gain (Av) = (Vout / Vin) = - (10k / 1k)

Kaya ang pakinabang ay magiging -10 beses at ang output ay magiging 180 degree out of phase.

Ngayon, kung taasan natin ang nakuha ng op-amp hanggang -20 beses, ano ang magiging halaga ng resistor ng feedback kung ang input resistor ay pareho? Kaya, Makuha = -20 at Rin = R2 = 1k. -20 = - (R1 / 1k) R1 = 20k

Kaya, kung taasan natin ang 10k na halaga sa 20k, ang makukuha ng op-amp ay magiging -20time.

Maaari naming dagdagan ang nakuha ng op-amp sa pamamagitan ng pagbabago ng ratio ng resistors, gayunpaman, hindi maipapayo na gumamit ng mas mababang resistensya bilang Rin o R2. Tulad ng mas mababang halaga ng paglaban ay nagpapababa ng input impedance at lumikha ng isang pag-load sa input signal. Sa mga tipikal na kaso ang halaga mula 4.7k hanggang 10k ay ginagamit para sa input resistor.

Kapag nangangailangan ng mataas na pakinabang at dapat nating tiyakin ang mataas na impedance sa input, dapat nating taasan ang halaga ng mga resistors ng feedback. Ngunit hindi rin ipinapayong gumamit ng napakataas na resistor na may halaga sa buong Rf. Ang mas mataas na risistor ng feedback ay nagbibigay ng hindi matatag na margin ng pakinabang at hindi maaaring maging isang mabubuting pagpipilian para sa mga limitadong operasyon na nauugnay sa bandwidth. Karaniwang halaga na 100k o kaunti pa kaysa sa ginagamit sa resistor ng feedback.

Kailangan din naming suriin ang bandwidth ng op-amp circuit para sa maaasahang operasyon na may mataas na pakinabang.

Summing Amplifier o Op Amp Adder Circuit

Ang isang inverting op-amp ay maaaring magamit sa iba't ibang mga lugar tulad ng Op amp Summing Amplifier. Ang isang mahalagang aplikasyon ng pag-invert ng op-amp ay ang summing amplifier o virtual Earth mixer.

Sa imahe sa itaas, isang virtual na taong naghalo o summing amplifier ay ipinapakita kung saan ang isang baligtad na op-amp na paghahalo ng maraming magkakaibang mga signal sa kabuuan ng pag-invert ng terminal nito. Ang isang inverting amplifiers input ay halos sa potensyal sa lupa na nagbibigay ng isang mahusay na application na nauugnay sa panghalo sa gawaing nauugnay sa paghahalo ng audio.

Tulad ng nakikita natin ang iba't ibang mga signal ay idinagdag na magkasama sa negatibong terminal gamit ang iba't ibang mga resistors ng input. Walang limitasyon sa bilang ng iba't ibang mga input ng signal na maaaring idagdag. Ang pagkakaroon ng bawat magkakaibang port ng signal ay natutukoy ng ratio ng feedback resistor R2 at ang input resistor ng partikular na channel.

Alamin din ang tungkol sa mga application ng op-amp sa pamamagitan ng pagsunod sa iba't ibang mga circuit na batay sa op-amp. Ginagamit din ang inverting op-amp config na ito sa iba't ibang mga filter tulad ng aktibong low pass o aktibong high pass filter.

Trans-Impedance Amplifier Circuit

Ang isa pang paggamit ng Op amp inverting amplifier ay ang paggamit ng amplifier bilang Trans-Impedance Amplifier.

Sa naturang circuit, ang op-amp ay nagko-convert ng napakababang kasalukuyang pag-input sa kaukulang boltahe ng output. Kaya, ang isang Trans-Impedance amplifier ay nagpapalit ng kasalukuyang sa boltahe.

Maaari nitong baguhin ang kasalukuyang mula sa Photodiode, Accelerometers, o iba pang mga sensor na gumagawa ng mababang kasalukuyang at gamit ang trans-impedance amplifier ang kasalukuyang maaaring mapalitan sa isang boltahe.

Sa imahe sa itaas, isang baligtad na op-amp na ginamit upang gumawa ng Trans-Impedance Amplifier na nag-convert ng kasalukuyang nakuha mula sa photo-diode sa isang boltahe. Ang amplifier ay nagbibigay ng mababang impedance sa buong photodiode at lumilikha ng paghihiwalay mula sa op-amp output voltage.

Sa circuit sa itaas, isang resistor lamang ng feedback ang ginagamit. Ang R1 ay ang resistor ng feedback na may mataas na halaga. Maaari nating baguhin ang kita sa pamamagitan ng pagbabago ng halaga ng R1 risistor na ito. Ang mataas na nakuha ng op-amp ay gumagamit ng isang matatag na kondisyon kung saan ang kasalukuyang photodiode ay katumbas ng kasalukuyang feedback sa pamamagitan ng risistor R1.

Dahil hindi kami nagbibigay ng anumang panlabas na bias sa buong photo-diode, ang input na offset na boltahe ng photodiode ay napakababa, na gumagawa ng malaking boltahe na nakuha nang walang anumang output offset boltahe. Ang kasalukuyang ng photo-diode ay mai-convert sa mataas na boltahe ng output.

Ang iba pang mga aplikasyon ng Inverting op-amp ay -

Phase shifter
Integrator
Sa signal balancing kaugnay na mga gawa
Paghahalo ng Linear RF
Ang iba't ibang mga sensor ay gumagamit ng pagbabaliktad na op-amp para sa output.