Lợi thế của mạch opamp đảo ngược so với mạch không đảo là gì?


30

Các mạch Op amp được thiết kế để đạt được mức tăng cụ thể bất kể sự khác biệt giữa các ampe kế riêng lẻ. Một mạch rất phổ biến có mức tăng -R2 / R1. Đây là một sơ đồ (đã sửa):

đảo ngược sơ đồ op amp

Một cấu hình phổ biến khác có mức tăng R2 / R1 + 1 và không đảo ngược:

sơ đồ không đảo

Những gì tôi không thể thấy là tại sao trên trái đất mọi người sẽ sử dụng một đảo ngược, ngoại trừ trường hợp kỳ lạ mà bạn thực sự muốn đảo ngược. Loại không đảo có trở kháng đầu vào cao mà không có giai đoạn đầu vào phụ và gần như cùng mức tăng. Có bất kỳ lợi thế cho ví dụ đầu tiên?

Ngoài ra, vì ví dụ đầu tiên không có trở kháng đầu vào cao, nó có thể mất dòng điện đáng kể để lái xe. Vì vậy, thường một người theo dõi nguồn được đặt trước bộ khuếch đại. Đối với cấu hình thứ hai, có bất kỳ lý do tại sao một người theo dõi nguồn sẽ cần thiết?


2
Trong trường hợp đầu tiên (đảo ngược), vì nó là một op-amp cung cấp đơn, nên người ta không cần phải có "mặt đất ảo" của VCC / 2 cho vào đầu vào +, nếu không đầu ra sẽ cố gắng âm? (Tôi là một anh chàng kỹ thuật số vẫn đang học cách sử dụng op-amps, vì vậy tôi có thể dễ dàng sai về điều này).
tcrosley

2
Bạn đã trả lời câu hỏi của riêng bạn. Đôi khi bạn muốn có một bộ khuếch đại với trở kháng đầu vào thấp. Ví dụ, nếu bạn đang khuếch đại dòng điện.

Câu trả lời:


19

Cấu hình đảo ngược có khả năng tăng ít hơn 1 và có thể được sử dụng như một bộ trộn. Đây là một mồi tốt.

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

Tôi không biết chính xác lý do tại sao (bất cứ ai cũng cảm thấy thoải mái khi bấm chuông), nhưng thực tế là phản hồi tiêu cực đang giữ đầu vào đầu vào âm ở 0v có nghĩa là nút đó là nơi thích hợp để tổng hợp dòng điện, làm cho mạch trộn trở nên khả thi (mặc dù đảo ngược) . Op amps cũng rẻ và có nhiều gói hơn một, vì vậy bạn thường có thể đảo ngược thứ gì đó một lần nữa nếu nó "lộn ngược"


12

Một yếu tố chưa được đề cập là một số op amp hoạt động tốt nhất khi điện áp đầu vào chế độ chung được giữ trong phạm vi hẹp. Rất khó để thiết kế một amp op trong đó cùng một mạch xử lý các điện áp ở chế độ chung gần cả hai đường ray. Thông thường, op amp sẽ không hoạt động chính xác khi các đầu vào quá gần một trong các đường ray, hoặc nếu không, nó sẽ có một bộ mạch đầu vào để sử dụng khi điện áp ở gần một đường ray, một bộ khác khi điện áp ở gần đường ray khác và mạch để tự động chuyển đổi giữa chúng. Nếu hai mạch đầu vào không khớp hoàn hảo, việc chuyển đổi giữa lúc đó có thể làm phiền đầu ra. Giữ điện áp chế độ chung ở một giá trị cố định sẽ loại bỏ vấn đề này.


1
Có điện áp chế độ chung khác nhau sẽ tạo ra méo, thông qua các cơ chế như điều chế độ dài kênh / Hiệu ứng sớm trong gương hiện tại cung cấp cho cặp vi sai đầu vào. Với điện trở nguồn lớn, sự biến dạng này có thể khá đáng kể.
Bitrex

1
Trong cuốn sách đầu tiên của mình, Jim Williams xây dựng Quy tắc của Williams: "một nguyên lý ít được biết đến của các mạch op amp chính xác ... luôn luôn đảo ngược (trừ khi bạn không thể)."
đánh dấu

@markrages: Tôi thích quy tắc đó. Việc sử dụng op amp trong trường hợp người ta muốn giảm thiểu dòng đầu vào là điều phổ biến và đối với những người có cấu hình không đảo ngược thường là cách để sử dụng, nhưng nếu đầu vào của một người sẽ có các đặc tính kháng hữu hạn, thì đó là một dấu hiệu tốt sử dụng một cấu hình đảo ngược.
supercat

1
@markrages: Thật kỳ lạ, nguyên tắc tương tự cũng xuất hiện trong một số lĩnh vực khác. Ví dụ, phim đen trắng tiêu chuẩn có thể được xử lý để tạo ra màu dương hoặc âm và cả phim màu dương và âm đều có sẵn. Một bản in trực tiếp có thể tốt hơn một bản in được làm từ bản âm bản, nhưng bản in được làm từ bản âm bản tốt hơn bản in được làm từ bản tích cực.
supercat

Mặc dù có một số trường hợp đảo ngược không lý tưởng. Ví dụ, nếu trở kháng nguồn của bạn cao, bạn sẽ phải sử dụng các điện trở có giá trị cao trong trường hợp nhiễu có thể cao hơn mức cần thiết. Ngay cả khi trở kháng nguồn không quá cao, nhìn chung bạn vẫn muốn giảm thiểu điện trở hàng loạt. Đặc biệt để giữ tiếng ồn thấp trong các mạch âm thanh. Nếu bạn nghiên cứu một mạch âm thanh có độ ồn thấp thực sự tốt, bạn thường sẽ thấy điện trở rất thấp hoặc thậm chí không có điện trở trong đường dẫn tín hiệu.
squarewav

5

Trong mọi trường hợp, đảo ngược không phải là một vấn đề. Chúng ta có thể nhận được tín hiệu tích cực chỉ bằng cách thay đổi hệ thống dây điện. Hơn nữa, tôi nghĩ rằng việc sử dụng một số giai đoạn amp là khá phổ biến và một số lượng lớn các ampe đảo ngược tạo ra một giai đoạn không đảo ngược lớn hơn.

Wikipedia đưa ra một số nhược điểm cho cấu hình không đảo ngược: http://en.wikipedia.org/wiki/Operational_amoder_appluggest#Non-inverting_amoder

Tôi không nghĩ rằng việc đặt một bộ đệm vào đầu vào của cấu hình thứ hai mang lại bất kỳ lợi thế nào.


1
Sử dụng phản hồi tích cực thường sẽ làm cho đầu ra "chạy" đến đường ray dương và sau đó ở lại đó, về cơ bản chốt sự kiện điện áp đầu ra tích cực đầu tiên cho đến khi tắt nguồn. Điều này không có ích khi cố gắng khuếch đại một số tín hiệu đầu vào khác nhau.
JimmyB

Bạn có thể bao gồm những bất lợi được nêu trong Wikipedia trong câu trả lời của bạn?
Dmitry Grigoryev

0

Thực sự, ngày nay, bộ khuếch đại đảo ngược khiêm tốn hầu như không có lợi thế so với bộ khuếch đại không đảo ngược (không bao gồm lỗi không có chế độ chung và dĩ nhiên là đảo ngược). Nhưng trong quá khứ, khi không có bộ khuếch đại vi sai, đây là cách duy nhất để tạo ra bộ khuếch đại có phản hồi âm.

Cấu hình đảo ngược tổng quát với các yếu tố khác nhau E1 và E2 (điện trở, tụ điện, cuộn cảm, điốt, bóng bán dẫn, cảm biến, v.v.) được kết nối ở vị trí của R1 và R2, cực kỳ hữu ích. Ở đó, op-amp loại bỏ sự sụt giảm điện áp không mong muốn trên E2 bằng điện áp đầu ra tương đương, do đó cung cấp các điều kiện tải lý tưởng (kết nối ngắn) cho E1 ... op-amp hoạt động như một phần tử có trở kháng âm trung hòa trở kháng dương của E2. Xem thêm về kỹ thuật này trong câu chuyện về wikibooks của tôi về bù điện áp .

nhập mô tả hình ảnh ở đây

Khi sử dụng trang web của chúng tôi, bạn xác nhận rằng bạn đã đọc và hiểu Chính sách cookieChính sách bảo mật của chúng tôi.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.