Что такое инвертирование: Инвертирование — это… Что такое Инвертирование? — DesignLessons – все о дизайне

Содержание

Инвертирование — это… Что такое Инвертирование?

Инвертирование

в электроэнергетике (от лат. inverto — переворачиваю, обращаю, изменяю), превращение постоянного электрического тока в однофазный или многофазный переменный ток с помощью устройства, состоящего из управляемых вентилей электрических (См. Вентиль электрический). И. — процесс, обратный выпрямлению.

На практике применяют схемы И. с несколькими вентилями. Потери энергии при И. зависят от падения напряжения ΔU в вентилях. Отношение потерь в вентиле к полезной преобразуемой мощности приближённо равно ΔU/U, где U — напряжение источника постоянного тока. В ртутных вентилях ΔU не превышает нескольких десятков в. При постоянном напряжении в несколько кв потери в вентилях при И. меньше 1%. Потери в остальных частях схемы (дроссели, конденсаторы, цепи управления) обычно не превышают нескольких процентов.

Полный кпд при И. обычно выше 90%.

Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия. 1969—1978.

Синонимы:

Инверсный каскад
Инвертор

Смотреть что такое «Инвертирование» в других словарях:

ИНВЕРТИРОВАНИЕ — (от лат. inverto переворачиваю изменяю) в электротехнике, преобразование постоянного электрического тока в переменный. Процесс, обратный выпрямлению … Большой Энциклопедический словарь
инвертирование — сущ., кол во синонимов: 3 • инверсия (7) • перевод (62) • преобразование (41) … Словарь синонимов
инвертирование — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN inversion … Справочник технического переводчика
инвертирование — см. Инвертировать. * * * инвертирование (от лат. inverto переворачиваю, изменяю) в электротехнике, преобразование постоянного электрического тока в переменный. Процесс, обратный выпрямлению. * * * ИНВЕРТИРОВАНИЕ ИНВЕРТИРОВАНИЕ (от лат. inverto… … Энциклопедический словарь
инвертирование — apgręžimas statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. inverting; reversing vok. Invertierung, f; Reversierung, f; Umkehrung, f rus. инвертирование, n; обращение, n; реверсирование, n pranc. renversement, m … Fizikos terminų žodynas
Инвертирование — ср. 1. процесс действия по несов. гл. инвертировать 2. Результат такого действия. Толковый словарь Ефремовой. Т. Ф. Ефремова. 2000 … Современный толковый словарь русского языка Ефремовой
инвертирование — инвертирование, инвертирования, инвертирования, инвертирований, инвертированию, инвертированиям, инвертирование, инвертирования, инвертированием, инвертированиями, инвертировании, инвертированиях (Источник: «Полная акцентуированная парадигма по А … Формы слов
инвертирование — инверт ирование, я … Русский орфографический словарь
инвертирование — см. инвертировать; я; ср. Инверти/рование тока … Словарь многих выражений
инвертирование — инверт/ир/ова/ни/е [й/э] … Морфемно-орфографический словарь

Значение, Синонимы, Определение, Предложения . Что такое инвертировать

Также очень сложно заново электрифицировать их, чтобы разделить на части поле (необходимо для того, чтобы инвертировать их) — поэтому они не могут быть инвертированы.
Нет, подожди. Я хочу инвертировать квантовое поле.
Да, спрямить и инвертировать волны.
Уравнение фактора Лоренца также можно инвертировать, чтобы получить выход.
Ниже приведены альтернативные соглашения, которые могут явно или фактически инвертировать смысл вращения, производимого этими матрицами.
То есть, используя только резисторы, невозможно ни инвертировать напряжение, ни увеличить Vout выше Vin.

Альтернативой является Lu-разложение, которое генерирует верхние и нижние треугольные матрицы, которые легче инвертировать.
Он чувствует себя умным, чтобы инвертировать последовательность Примечание .. но это может ни к чему не привести.
Здесь субъект может инвертировать с определенными основными глаголами, например, после удовольствия приходит боль, или с цепочкой глаголов, например, в коробке будет бутылка.
Другие результаты
Я инвертировал полярность источника питания моей ультразвуковой отвертки, тем самым превратив ее в очень мощный электромагнит.
Я инвертировал полярность источника питания моей ультразвуковой отвертки, тем самым превратив ее в очень мощный электромагнит.
Я, наверно, случайно инвертировал энергетический поток, когда модифицировал фазерный массив.
Я инвертировал полярность источника питания моей ультразвуковой отвертки, тем самым превратив ее в очень мощный электромагнит.

Важно отметить, что продукт этой реакции инвертирован относительно стереохимического центра, прикрепленного к металлу.
Можно отметить, что каждый второй всплеск в модуляционной картине инвертирован.
Обратите внимание, что вывод стабильно плохого предиктора может быть просто инвертирован для получения хорошего предиктора.
В случае линейных элементов импеданс также инвертирован.
Затем один из сигналов был инвертирован, как правило, тот, который был получен с задержкой, а затем два сигнала были объединены и отправлены на дисплей.
Инвертирование напуганных животных для удобства slaughterer также нарушение.
Из этого ясно, что инвертирование алгебраической кривой степени n относительно окружности дает алгебраическую кривую степени не более 2n.
Это можно обобщить на инвертирование трех или более концентрических окружностей, которые представляют собой сэндвич кольцевых цепочек касательных окружностей.
В частности, они были направлены на инвертирование распределения скорости распространения, зная времена прихода фронтов волн, наблюдаемых на сейсмограммах.
Инвертирование костюмов не имело никакой цели в отношении игрового процесса, но было артефактом из самых ранних игр.
Численные методы для линейных наименьших квадратов включают инвертирование матрицы нормальных уравнений и методы ортогонального разложения.
Инвертирование этого соотношения и взятие логарифма основания-2 позволяет определить величину Ev такой, что.
В отличие от этого, инвертирование триад в стандартной настройке и настройке всех четвертей требует трех пальцев на промежутке из четырех ладов.
Обычные оценки наименьших квадратов включают инвертирование матрицы.
Инвертирование полярности и сдвиг фазы на 180° — это не одно и то же.
6-сферные координаты — это система координат для трехмерного пространства, полученная инвертированием декартовых координат.
Остальные 7 возможностей получаются либо вращением в противоположные стороны, либо нет, а затем инвертированием направления взгляда или нет.

Инвертировать видимость — A>V>C> Плагины к Автокад

Плагин AVC_Invert к AutoCAD и BricsCAD. Изоляция выбранных объектов и одновременно переключение видимости у всех остальных объектов.

Команды изоляции/скрытия очень помогают работать с большими моделями, огромными чертежами. Маленький набор изолированных объектов гораздо легче покрутить и не мешают лишние привязки. Однако разработчики CAD-программ упустили необходимость редактирования списка видимых объектов. Только включать все, выбирать заново и опять изолировать. Именно эту проблему изящно решает плагин Invert.

Когда вы работаете в большом чертеже изолируя небольшой фрагмент, то вам может очень пригодится команда Invert, которая позволит добавлять объекты к видимым не сбрасывая набор изолированных объектов. Вызов Invert поменяет места видимые и невидимые объекты. Вы увидите все, что было скрыто. Затем вы сможете выбрать новые объекты и снова вызвать Invert. Теперь в вашем наборе изолированных объектов прибавятся, те что были выбраны до вызова команды Invert.

При первом вызове команды Invert с выделенными объектами, когда нет никаких скрытых объектов, ее работа ничем не отличается от команды изоляции. Но в отличии от команды изоляции, вы можете вызвать Invert когда вообще ничего не выбрано! В этом случае программа скроет все объекты модели или текущего листа. А повторный вызов — покажет их все обратно.

Кроме того команда поможет быстро скрыть все аннотации на листе, чтоб видеть чистые чертежи во вьюпортах. И затем быстро вернуть видимоcть аннотаций кликом по той же кнопке Invert.

P.S. Идея команды Invert не моя. Существуют аналогичные скрипты и плагины. Меня просто попросили добавить эту простую функцию к моим сборникам.

Использование команд Invert и Похожий в строительной конструкции

Команды

Invert

— основная команда плагина.

Изоляция выбранных объектов и одновременно переключение видимости у всех остальных объектов.

UnhideInverted — вспомогательная команда, которая выведет из сумрака сделает видимыми все объекты чертежа — и те что были скрыты командой Invert, и то что были изолированы или скрыты обычными командами _IsolateObjects и _HideObjects. Команда нужна только если не срабатывает обычная команда _UnIsolateObjects. Кнопки у команды нет, запускайте из командной строки.

Известные проблемы

К сожалению полноценное взаимодействие плагинов и команд скрытия объектов невозможно из-за отсутствия API. У меня, в моих программах, нет доступа к списку объектов, которые скрыты обычными командами _IsolateObjects и _HideObjects. Приходится идти обходными путями и это приводит к некоторым неожиданностям.

Команда Invert может включить видимость у объектов скрытых _HideObjects, только если переключить AutoCAD|BricsCAD в режим хранения видимости объектов в dwg-файле. Поэтому команда Invert первым делом переключает системную переменную ObjectIsolationMode в значение 1 (или 3, если в BricsCAD было 2). После этого вы не увидите скрытых объектов, даже перезагрузив чертеж или программу. Видимость теперь хранится в файле. Инженеры на других компьютерах не увидят скрытые объекты, когда откроют ваш файл. Это может быть большим сюрпризом, если вы не предупредите их об использовании команды Invert.
Команда Invert не покажет скрытые объекты, если они были скрыты до первого вызова Invert, когда видимость еще не сохранялась в чертеже (ObjectIsolationMode было 0)
Обычная команда Показать Объекты ( _UnIsolateObjects ) не может показать скрытые объекты, если их скрыла команда Invert. Для обхода этой проблемы я перехватываю событие вызова команды _UnIsolateObjects и делаю видимыми все объекты. Однако это не сработает, если плагин не установлен. Получается, что никто и никогда не сможет сделать видимыми объекты, которые вы скрыли командой Invert. Это могут сделать только другие пользователи плагинов A>V>C>
Вызванная из пространства бумаги команда Invert скроет все объекты, начерченные «по бумаге», включая вьюпорты. Но! Невидимый вьюпорт продолжит нормально отображать модель. Вы не увидите только его рамки. Так что это в общем-то не проблема.
Исходя из описанных проблем я настоятельно рекомендую использовать команду Invert только всем инженерным отделом сразу, подробно инструктируя всех инженеров, о возможном присутствии в файлах скрытых объектов.

Версии

Как инвертировать электродвигатель — ООО «СЗЭМО Электродвигатель»

Электромоторы бывают следующих типов:

АС – переменного тока.
ДС – постоянного тока.
Универсальные – запитываются как постоянным, так и переменным током.

Самое простое и максимально безопасное инвертирование выполняется на моторах ДС. В них магнитные поля, противопоставляясь друг другу, вращают ось. Поменяв местами магнитную полярность, изменяют направление вращения ротора. Например, электромотор ДС в радиоуправляемой игрушке легко инвертировать тумблером или ползунковым переключателем.

Итак, как инвертировать электродвигатель?

Инвертирование электродвигателя – последовательность

Проверка деталей осуществляется следующим образом:

Направление вращения легко узнать, прикрепив к валу мотора флажок из кусочка изоленты.
Работоспособность мотора и аккумулятора проверяют, соединив белый провод с положительным полюсом аккумулятора, а черный – с отрицательным. От мощности и напряжения аккумулятора зависят скорость вращения ротора или отказ мотора. Если мощность аккумулятора слишком высока, обмотка мотора расплавится.
Подсоединение белого провода к отрицательной, а черного – к плюсовой стороне аккумулятора изменит полярность и направление вращения вала. Если выбран неподходящий электромотор, вал не будет вращаться в противоположном направлении. Такое бывает редко.
Проверьте, подходит ли номинальная мощность 2-полюсного двухпозиционного переключателя к вашему аккумулятору. Под слишком высоким напряжением недостаточно мощный аккумулятор может расплавиться.

Установка переключателя:

Пользуйтесь 4 медными проводами разных цветов. Для плюсового и минусового выводов аккумулятора и электромотора нужно будет по 1 проводу.
Соедините плюсовые провода питания с переключателем. Поместите переключатель так, чтобы он мог двигаться вверх-вниз, а не влево-вправо. Длинный провод припаяйте к верхнему левому выводу переключателя, а впоследствии подсоедините к плюсовому выводу аккумулятора. Закрепив первый провод, припаяйте короткий провод такого же цвета от верхнего левого вывода к правому нижнему выводу переключателя.
Подключение минусовых проводов питания к переключателю. Длинный провод другого цвета (к примеру, черный) припаяйте к нижнему левому выводу переключателя. Соедините на пайке коротким проводом такого же цвета нижний левый вывод с верхним правым выводом.
Соединение проводов двигателя с переключателем. К двум центральным выводам припаяйте по одному из оставшихся цветных проводов. Они пойдут к выводам мотора.
Соединение проводов двигателя с электромотором. Припаяйте к электромотору провода с центральных выводов переключателя. Провод от левого центрального вывода переключателя припаяйте к плюсовому выводу мотора, а к минусовому выводу – провод правого центрального вывода переключателя. Проверьте, находится ли переключатель в положении «Выкл.».
Подключите длинный провод с левого верхнего вывода переключателя к плюсовой стороне аккумулятора, а провод с левого нижнего вывода – к минусовой стороне, и прикрепите их концы к выводам аккумулятора изолентой.
Переключатель в центре – мотор отключен, вверх – вращение вперед, вниз – назад.

Переключатель может заменить небольшая печатная плата или 6-контактное реле. Изменяйте направление вращения после полной остановки мотора, иначе он будет поврежден.

Теперь, зная, как инвертировать электродвигатель именно для того, чтобы мотор при переключении вращался так, как вам хочется, перепаяйте переключатель или поменяйте местами провода на выводах аккумулятора или электромотора, но не меняйте их одновременно.

Инвертирование сахара

Инвертирование сахара – процесс расщепления одной молекулы сахарозы в свекольном или тростниковом сахаре до двух молекул фруктозы и глюкозы. В домашних условиях это делается под воздействием лимонной кислоты, выполняющей роль катализатора реакции, и высокой температуры (выше 80°C). По составу инвертированный сироп близок к натуральному меду.

Преимущества инверсии сахара:

1. Брожение идет быстрее, в результате брага накапливает меньше вредных примесей, являющихся побочным продуктом работы дрожжей. При прочих равных условиях самогон можно получить на пару дней раньше.

2. Инвертированный сахар не так сильно ухудшает органолептику (вкус и аромат) зерновых и фруктовых браг как обычный. Его использование в смеси с любым фруктовым (ягодным) и крахмалосодержащим сырьем предпочтительней.

3. Высокая температура убивает микроорганизмы на поверхности сахара, в результате риск заразить брагу патогенными грибками резко снижается.

4. При использовании классических дистилляторов (самогонных аппаратов) качество готового продукта несколько выше за счет изначально меньшего количества примесей в браге. Для ректификационных колонн это не имеет значения.

Недостатки инвертированного сахара:

1. Затрачивается дополнительное время на приготовление браги. Нужно создать высокую температуру.

Рецепт инвертированного сахара

Инверсия сопровождается активным выделением пены, поэтому важно правильно выбрать емкость. После смешивания воды и сахара желательно чтобы минимум треть объёма осталась свободной.

Пропорции: для инверсии 1 кг сахара требуется 0,5 литра воды и 3-4 грамма лимонной кислоты. Количество кислоты влияет только на скорость реакции (время приготовления сиропа) и не отражается на качестве самогона.

Ингредиенты:

· сахар – 6 кг;

· вода – 3 литра;

· лимонная кислота – 18-24 грамма.

Технология приготовления:

1. Нагреть воду в большой кастрюле до 70-80°C.

2. Медленно добавить сахар, постоянно перемешивая.

3. Довести смесь до кипения, проварить 10 минут снимая белую пену. Должен получиться сахарный сироп однородной консистенции.

4. Убавить мощность нагрева к минимуму. Медленно (очень важно) всыпать лимонную кислоту. Перемешать.

При добавлении кислоты сироп моментально начинает пениться. Если всыпать слишком быстро, содержимое емкости выплеснется наружу!

5. Закрыть кастрюлю крышкой, увеличить интенсивность нагрева. Проварить сироп 60 минут при температуре не ниже 80°C. Можно поддерживать кипяток, это гарантия положительного результата.

6. Охладить готовый инвертированный сахар до 30°C, затем перелить в бродильную емкость.

7. Добавить 4 литра воды.

8. Добавить дрожжи.

9. Готовую брагу перегнать.

Инвертирование сахара для браги

Что такое инвертирование сахара

Инвертирование сахара для браги — процесс расщепления сахарозы на глюкозу и фруктозу. Инвертированный сахар — это тот же самый искусственный мёд. Но нас он интересует не с точки зрения полезности и кулинарных свойств, а как основа для браги. Самогон, сделанный на браге из инвертированного сахара, обладает гораздо более приятным вкусом. Даже головы, обычно воняющие ацетоном, имеют достаточно приятный аромат. Несомненным плюсом также является скорость приготовления браги. На инвертированном сахаре она выхаживает за 2-3 суток.

Как приготовить инвертированный сахар для браги

Итак, для приготовления инвертированного сахара действуем следующим образом. Сахар засыпаем в кастрюлю, добавляем воду из расчёта 0,4 литра на 1 кг сахара, нагреваем помешивая. После того, как весь сахар растворится, добавляем лимонную кислоту: 5-6 гр. на 1 кг. сахара. Снимаем образовавшуюся тонкую белую пену, и держим на минимальном нагреве, чтобы кипение происходило еле-еле в течении 35-40 минут. Кислота в сиропе не принимает участия в процессе инвертирования, она является катализатором, даже скорее контактным веществом, которое дает направление химической реакции. Сама кислота в реакцию не вступает, и остается неизменной. После инвертирования, её желательно нейтрализовать, потому что кислая брага будет бродить дольше. Для нейтрализации разводим соду в небольшом количестве воды и вливаем в наш сироп. Берем 1,25 гр. соды на 1 гр. использованной лимонной кислоты. Инвертный сироп охлаждаем до 90°С. Вносим соду. Некоторое время наблюдается химическая реакция с образованием пены. После того, как выделение пены прекратится, инвертированный сахар готов.

Он имеет желтоватый цвет и консистенцию молодого жидкого мёда. Для пробы есть интересная реакция «на нити». Капая капли сиропа в банку с водой, охлажденной до 15°С — видно, как капли распадаются на нити. Значит все у нас получилось правильно — можно ставить брагу. Добавляем воду из расчёта 4-4,5 литра на килограмм сухого сахара, взятого для инвертирования, охлаждаем брагу до рабочей температуры (оптимально -22-26°С) и вводим предварительно разведенные в теплой воде дрожжи. Ставим водный затвор, и ждем. Брага активно работает, если мы правильно отрегулировали кислотность, то выходит она быстрее обычной сахарной. Хороший вариант определения готовности браги не снимая гидрозатвор — прекращение выделения углекислого газа. Если в течении минуты из трубочки водного затвора нет пузырьков — можно проверять брагу на вкус — она должна быть готова. Осветляем брагу, и можно перегонять.

Панель «Монитор» в настройках Универсального доступа на Mac

В панели «Монитор» настроек Универсального доступа на Mac можно сделать объекты на экране более различимыми и уменьшить движение на экране.

Чтобы изменить эти настройки, выберите меню Apple > «Системные настройки», нажмите «Универсальный доступ», нажмите «Монитор», затем нажмите «Монитор».

Открыть панель «Монитор»

Параметр	Описание
Инвертировать цвета	Цвета на экране инвертируются (например, отображается белый текст на черном фоне), кроме фотографий и других изображений. Чтобы также инвертировать цвета на фотографиях и других изображениях, выберите «Классическая инверсия» При включенных светофильтрах или включенной функции Night Shift инверсия цветов автоматически отключается.
Уменьшение движения	Вы можете запретить или сократить движения объектов на экране, например при запуске приложений, переключении между рабочими столами, открытии и закрытии Центра уведомлений.
Увеличить контрастность	Увеличьте контрастность объектов на экране (например, границ вокруг кнопок или полей), не меняя контрастность самого экрана.
Уменьшить прозрачность	Замените эффект прозрачности, используемый на некоторых фонах в macOS, на более темный фон для повышения контрастности и удобства чтения.
Дифференцировать без цвета	В дополнение к цвету или вместо него используйте фигуры для передачи статуса или информации.
Размер строки меню	Нажмите всплывающее меню, чтобы изменить размер шрифта в меню на «Крупный» или обратно на вариант «По умолчанию». Чтобы увидеть изменение размера шрифта в строке меню, необходимо выйти из системы и войти снова.
Контрастность монитора	Перетяните этот бегунок, чтобы увеличить или уменьшить контрастность экрана.

Чтобы быстро включить или выключить функцию «Инвертировать цвета», «Увеличить контрастность» или «Уменьшить прозрачность» при помощи панели команд Универсального доступа, нажмите Option-Command-F5 (или, если на Вашем Mac или клавиатуре Magic Keyboard есть Touch ID, быстро нажмите Touch ID три раза).

Чтобы выбрать параметры, доступные в панели, выберите меню Apple > «Системные настройки», нажмите «Универсальный доступ», затем нажмите «Сочетание клавиш».

Открыть панель «Сочетание клавиш»

Определение инверта по Merriam-Webster

дюйм · верт | \ in-ˈvərt \

переходный глагол

1а : для изменения позиции, порядка или отношения

2а : перевернуть наизнанку или вверх ногами

б : повернуть внутрь

3 : , чтобы найти математическую величину, обратную делить на дроби, инвертировать делитель и умножать

4 : для реорганизации (компании) в качестве нового юридического лица в другой стране : для проведения (компании) процесса инверсии (см. Смысл инверсии 6) Обама и лидеры демократов в Конгрессе подвергли сомнению патриотизм руководителей корпораций, которые решили перевернуть свои компании.- Стивен Олемахер дюйм · верт | \ ˈIn-ˌvərt \

Инвертирующий и неинвертирующий усилители и их отличия

Термин «операционный усилитель» или операционный усилитель в основном означает устройство усиления напряжения.Он использует внешние компоненты обратной связи между своими входами, а также выходные клеммы, такие как резисторы и конденсаторы. Идеальный операционный усилитель имеет разные характеристики, включая бесконечное усиление разомкнутого контура, бесконечное входное сопротивление, нулевое сопротивление o / p, нулевое смещение и высокую полосу пропускания. Операционный усилитель включает в себя три терминала, а именно два входа и один выход. Две входные клеммы инвертируют и не инвертируют, а третья клемма — выход. Эти усилители широко используются для выполнения математических операций и преобразования сигналов, поскольку они почти идеальны для усиления постоянного тока.В этой статье обсуждается основное различие между инвертирующим и неинвертирующим усилителями.

Что такое инвертирующий и неинвертирующий усилитель?

Чтобы знать, что такое инвертирующие и неинвертирующие усилители, прежде всего, мы должны знать их определения, а также различия между ними. Разница между этими двумя в основном состоит в следующем.

Что такое инвертирующий усилитель?

В этом типе усилителя сигнал открытия сдвинут по фазе ровно на 180 градусов по отношению к входному сигналу.Когда напряжение + Ve приложено к цепи, то o / p схемы будет –Ve. Принципиальная схема инвертирующего усилителя представлена ниже.

инвертирующий усилитель

Как только этот усилитель считается идеальным, мы должны применить концепцию виртуального короткого замыкания на клеммах i / p операционного усилителя. Таким образом, напряжение на двух клеммах эквивалентно.

Применить KCL (закон тока Кирхгофа) в инвертирующем узле схемы усилителя

(0-Vi) / Ri + (0-Vo) / Rf = 0

Упростив приведенные выше термины, мы получим следующую формулу.

Коэффициент усиления по напряжению (Av) = Vo / Vi = –Rf / Ri

Коэффициент усиления инвертирующего усилителя Av = –Rf / Ri

Что такое неинвертирующий усилитель?

В усилителе этого типа выход точно совпадает по фазе с входом. Когда к цепи приложено напряжение + Ve, то положительный сигнал будет положительным. O / p не инвертируется по фазе. Принципиальная схема неинвертирующего усилителя показана ниже.

неинвертирующий усилитель

Как только операционный усилитель считается идеальным, мы должны использовать концепцию виртуального короткого замыкания.Таким образом, напряжения на двух клеммах эквивалентны друг другу.

Подайте KCL на инвертирующем узле в цепи

(Vi-Vo) / R2 + (Vo-0) / R1 = 0

Изменив приведенные выше термины, мы можем получить следующую формулу.

Av (усиление по напряжению) = Vo / Vi = (1 + Rf / Ri)

Коэффициент усиления неинвертирующего усилителя Av = (1 + Rf / Ri)

Разница между инвертирующим и неинвертирующим усилителями

Инвертирующий усилитель	Неинвертирующий усилитель
Тип обратной связи, используемой в этом усилителе, — шунтирующая по напряжению или отрицательная обратная связь.	Тип обратной связи, используемой в этом усилителе, — последовательная обратная связь по напряжению или отрицательная обратная связь.
Входные и выходные напряжения этого усилителя совпадают по фазе	Входное и выходное напряжения этого усилителя не совпадают по фазе
Выход этого усилителя инвертирован.	Выход этого усилителя совпадает по фазе с входным сигналом.
В этом усилителе опорное напряжение можно подать на инвертирующий терминал.	В этом усилителе опорное напряжение может подаваться на неинвертирующий терминал.
Коэффициент усиления этого усилителя Av = — Rf / Ri	Коэффициент усиления неинвертирующего усилителя Av = (1+ Rf / Ri).
Сопротивление i / p уменьшается из-за обратной связи –Ve.	Из-за обратной связи –Ve сопротивление i / p увеличивается.
Коэффициент усиления по напряжению этого усилителя может быть изменен, если он меньше, больше или равен 1	Коэффициент усиления по напряжению этого усилителя> 1
Импеданс i / p составляет R1	Сопротивление i / p очень велико

Часто задаваемые вопросы

1). Что такое инвертирующий и неинвертирующий усилитель?

Усилитель, у которого выходной сигнал сдвинут по фазе на 180 градусов относительно входа, известен как инвертируемый усилитель, тогда как усилитель, у которого есть фаза o / p относительно i / p, известен как неинвертирующий усилитель.

2). Какова функция инвертирующего усилителя?

Этот усилитель используется для удовлетворения критериев Баркгаузена в схемах генератора для генерации устойчивых колебаний.

3). Для чего используются неинвертирующие усилители?

Неинвертирующие усилители в основном используются там, где требуется высокий импеданс i / p.

4). Какова функция неинвертирующего усилителя?

Используется для обеспечения высокого входного сопротивления

5).Какая обратная связь используется в инвертирующем усилителе?

Этот усилитель использует обратную связь -Ve для точного управления усилением усилителя, однако вызывает падение усиления в усилителях.

6). Что такое инвертирующий вход?

Операционный усилитель имеет три клеммы, такие как два входа и один выход, причем один из входов известен как инвертирующий вход и отмечен знаком минус (-)

7). Какой коэффициент усиления по напряжению у инвертирующего усилителя?

Коэффициент усиления напряжения (A) = Vout / Vin = — Rf / Rin

8).Каков коэффициент усиления по напряжению неинвертирующего усилителя?

Коэффициент усиления напряжения (A) = Vout / Vin = (1+ Rf / Rin)

9). Как влияет отрицательная обратная связь на неинвертирующий усилитель?

Входное сопротивление будет увеличено, а выходное сопротивление уменьшено.
Пропускная способность будет увеличена
Выходной шум усилителя будет уменьшен
Воздействие шума будет уменьшено.

Таким образом, в этом вся разница между инвертирующим усилителем и неинвертирующим усилителем .В большинстве случаев чаще всего используется инвертирующий усилитель из-за его характеристик, таких как низкий импеданс, меньшее усиление и т. Д. Он обеспечивает фазовые сдвиги сигнала для анализа сигналов в цепях связи. Это в реализации схем фильтров, таких как Чебышев, Баттерворт и т. Д. Вот вопрос к вам, каковы применения инвертирующих и неинвертирующих усилителей?

Основы инвертирующего и неинвертирующего усилителя

«Идеальный» или совершенный операционный усилитель — это устройство с определенными особыми характеристиками, такими как бесконечное усиление без обратной связи, бесконечное входное сопротивление, нулевое выходное сопротивление, бесконечная полоса пропускания и смещение нуля.Операционные усилители широко используются для преобразования сигналов или выполнения математических операций, поскольку они почти идеальны для усиления постоянного тока. По сути, это устройство усиления напряжения, используемое с компонентами внешней обратной связи, такими как резисторы и конденсаторы, между его выходными и входными клеммами. Операционный усилитель представляет собой трехконтактное устройство, состоящее из двух входов с высоким импедансом, один из которых называется инвертирующим входом (-), а другой — неинвертирующим входом (+).Третий вывод представляет собой выходной порт операционного усилителя, который может как потреблять, так и передавать как напряжение, так и ток.

Отрицательный отзыв

Хотя, с одной стороны, операционные усилители предлагают очень высокое усиление, это делает усилитель нестабильным и трудным для управления. Часть этого усиления можно потерять, подключив резистор через усилитель от выходной клеммы обратно к инвертирующей входной клемме для управления конечным коэффициентом усиления усилителя. Это обычно известно как отрицательная обратная связь и обеспечивает более стабильный операционный усилитель.

Отрицательная обратная связь — это процесс подачи части выходного сигнала обратно на вход. Но чтобы сделать обратную связь отрицательной, она подается на отрицательный или «инвертирующий вход» терминала операционного усилителя с помощью резистора. Этот эффект производит замкнутый контур, приводящий к усилению замкнутого контура. Инвертирующий усилитель с обратной связью использует отрицательную обратную связь для точного управления общим коэффициентом усиления усилителя, но вызывает уменьшение усиления усилителя.

Инвертирующий усилитель

В схеме инвертирующего усилителя инвертирующий вход операционного усилителя принимает обратную связь с выхода усилителя.Предполагая, что операционный усилитель идеален и применяя концепцию виртуального короткого замыкания на входных клеммах операционного усилителя, напряжение на инвертирующей клемме равно неинвертирующей клемме. Неинвертирующий вход операционного усилителя заземлен. Поскольку усиление самого операционного усилителя очень велико, а выходной сигнал усилителя составляет всего несколько вольт, это означает, что разница между двумя входными клеммами чрезвычайно мала, и ею можно пренебречь. Поскольку неинвертирующий вход операционного усилителя удерживается под потенциалом земли, это означает, что инвертирующий вход должен фактически иметь потенциал земли.

Применяя KCL в инвертирующем узле, мы можем вычислить усиление напряжения,

Коэффициент усиления напряжения (A) = В

_{на выходе} / В _{на выходе} = — R _f / R _{на выходе}

Усилитель неинвертирующий

Неинвертирующий усилитель — это такой усилитель, в котором выход находится в фазе по отношению к входу. Обратная связь применяется на инвертирующем входе. Однако теперь вход применяется к неинвертирующему входу. Выход представляет собой неинвертированную (с точки зрения фазы) усиленную версию входа.Коэффициент усиления схемы неинвертирующего усилителя для операционного усилителя определить легко. Расчет основан на том факте, что напряжение на обоих входах одинаково. Это происходит из-за того, что усиление усилителя чрезвычайно велико. Если выход схемы остается в пределах шины питания усилителя, то деление выходного напряжения на коэффициент усиления означает, что между двумя входами практически нет разницы.

Коэффициент усиления по напряжению можно рассчитать, применив KCL в инвертирующем узле.

Коэффициент усиления напряжения (A) = В

_{на выходе} / В _{на выходе} = (1+ R _f / R _{на выходе})

Хотите запачкать руки? Ознакомьтесь с некоторыми типовыми вопросами

Эта статья была впервые написана 7 ноября 2017 г. и обновлена 4 апреля 2019 г.

Разница между инвертирующим и неинвертирующим усилителями (со сравнительной таблицей)

Две основные классификации операционных усилителей — это инвертирующие и неинвертирующие усилители.Решающее различие между инвертирующим и неинвертирующим усилителями состоит в том, что инвертирующий усилитель — это тот, который выдает усиленный выходной сигнал, который не совпадает по фазе с подаваемым входом. Напротив, неинвертирующий усилитель, который усиливает уровень входного сигнала без изменения фазы сигнала на выходе.

Что такое операционный усилитель?

Операционные усилители считаются основным компонентом аналоговых электронных схем. Это линейное устройство, которое используется для усиления сигнала постоянного тока.Таким образом, он используется для преобразования сигнала, фильтрации и выполнения таких операций, как сложение, вычитание, интегрирование и т. Д. Различные компоненты, такие как резистор, конденсатор и т. Д., Присутствуют между входными и выходными клеммами усилителя и используются для увеличения уровня напряжения. подаваемого сигнала.

Это трехконтактное устройство с двумя входами и одним выходом. Из двух входных клемм один является инвертирующим, а другой — неинвертирующим.

В этой статье дается представление о различных факторах различия между инвертирующими и неинвертирующими усилителями.

Содержание: Инвертирующий против неинвертирующего усилителя

Сравнительная таблица
Определение
Ключевые отличия
Заключение

Таблица сравнения

Основа для сравнения	Инвертирующий усилитель	Неинвертирующий усилитель
Basic	Обеспечивает усиленный сигнал, который не совпадает по фазе с подаваемым входом.	Он предназначен для обеспечения усиленного сигнала, который находится в фазе с сигналом, присутствующим на входе.
Разность фаз между входом и выходом	180 °	0 °
Вход	Применяется на отрицательной входной клемме	Обеспечивается на положительной входной клемме
Достигнутый выход	Инвертированный по своей природе	Неинвертированный по своей природе
Выражается как	Отрицательная полярность	Положительная полярность
Коэффициент усиления усилителя	Соотношение сопротивлений.	Сумма 1 с соотношением сопротивлений.
Заземление	Положительная входная клемма заземлена	Отрицательная входная клемма заземлена
Полярность усиления	Отрицательная	Положительная

Определение инвертирующего усилителя

Тип операционного усилителя, который предназначен для генерации сигнала на выходе, который на 180 ° не совпадает по фазе с приложенным входом, известен как инвертирующий усилитель .Это означает, что если фаза подаваемого входного сигнала положительная, то усиленный сигнал будет иметь отрицательную фазу. Аналогично для сигнала с отрицательной фазой фаза на выходе будет положительной.

Считается одной из простейших и широко используемых конфигураций операционного усилителя . На рисунке ниже представлена схема инвертирующего усилителя:

Здесь из вышеприведенного рисунка ясно, что обратная связь предоставляется операционному усилителю, чтобы обеспечить работу схемы с обратной связью.Для точной работы схемы на нее предусмотрена отрицательная обратная связь. Таким образом, чтобы иметь схему с обратной связью, вход, а также сигнал обратной связи с выхода подается на инвертирующий вывод операционного усилителя.

Для указанной выше сети коэффициент усиления определяется как:

Определение неинвертирующего усилителя

Усилитель, который выдает усиленный сигнал на выходе, имеющий фазу, аналогичную фазе входного сигнала, известен как неинвертирующий усилитель .Это просто означает, что для входного сигнала с положительной фазой выходной сигнал также будет положительным. То же самое касается входа с отрицательной фазой.

На рисунке ниже представлена схема неинвертирующего усилителя:

В этом случае, чтобы на выходе была та же фаза, что и на входе, входной сигнал подается на неинвертирующий вывод усилителя. Но здесь также должна быть предусмотрена отрицательная обратная связь, таким образом, сигнал обратной связи подается на инвертирующий вывод операционного усилителя.Коэффициент усиления неинвертирующего усилителя с обратной связью равен:

Здесь следует отметить, что усилитель с инвертирующей конфигурацией можно преобразовать в неинвертирующий, просто изменив предусмотренные входные соединения.

Ключевые различия между инвертирующим и неинвертирующим усилителями

Ключевой фактор различия между инвертирующим и неинвертирующим усилителями делается на основе фазового соотношения, существующего между входом и выходом.В случае инвертирующего усилителя выход не совпадает по фазе с входом. В то время как для неинвертирующего усилителя вход и выход находятся в одной фазе.
Входной сигнал инвертирующего усилителя подается на отрицательный вывод операционного усилителя. Напротив, вход в случае неинвертирующего усилителя обеспечивается на положительном выводе.
Коэффициент усиления инвертирующего усилителя равен отношению сопротивлений. В отличие от этого, коэффициент усиления неинвертирующего усилителя складывается из 1 и отношения сопротивлений.
В инвертирующем усилителе неинвертирующая клемма заземлена. В то время как в неинвертирующем усилителе инвертирующий вывод операционного усилителя заземлен.
Достигнутый коэффициент усиления инвертирующего усилителя отрицательный, поэтому он обеспечивает инвертированный выходной сигнал. Но для неинвертирующего усилителя коэффициент усиления положительный, и, следовательно, достигаемый выходной сигнал по своей природе не инвертируется.

Заключение

Из приведенного выше обсуждения инвертирующего и неинвертирующего усилителя делается вывод, что как в инвертирующих, так и в неинвертирующих усилителях используется отрицательная обратная связь, которая помогает обеспечить регулируемое усиление усилителя.

Инвертирующий терминал

— обзор

Помимо того, что точка P является виртуальной землей, для инвертирующей конфигурации также называется точкой суммирования . Чтобы суммировать несколько сигналов, например, мы можем подключить несколько резисторов к точке P , как показано на рис. 6.4a. Сумма сигнальных токов на входных резисторах равна току в R _F, поскольку в точке P отсутствует ток на землю.Поскольку сложение происходит в точке P , это называется точкой суммирования.

Пример 6.1

Для инвертирующего усилителя на рис. 6.1b найдите коэффициент усиления, входное сопротивление, υ _d , υ _i , i и i _Ф. Предположим, A = 5 × 10 ⁵, R _i = 10 ⁶ Ом, R _o = 0, R _F = R ₁ = 1 кОм, а напряжение питания составляет ± 5 В.Чтобы получить лучшее понимание, вывести коэффициент усиления операционного усилителя по формуле. (6.3), без первоначальной настройки υ _d = 0.

Поскольку входное сопротивление усилителя R _i велико, ток i , протекающий в операционный усилитель, незначителен. Следовательно, как и в формуле. (6.2), ток в R ₁ равен току в R _F, то есть

υi + υdR1 = −υd − υoRF

Используя уравнение(6.1), υ _d = υ _o/ A в приведенном выше выражении, мы получаем

υo1 + 1A + RFAR1 = −RFR1υi

. очень велико, мы можем взять предел как A → ∞ и получить

υo = −RFR1υi

, что является желаемым результатом уравнения. (6.3).

Коэффициент усиления операционного усилителя с внешней схемой зависит только от внешних резисторов, подключенных к операционному усилителю. Следовательно, из уравнения.(6.3), A _r = — R _F/ R ₁ = — 100/1 = — 100. Знак минус в выражении усиления означает, что усиленный выход сигнал 180 ^° не совпадает по фазе с входным сигналом.

Входное сопротивление (это сопротивление, которое источник будет видеть при подключении к входным клеммам υ _i) просто R = υ _i/ i ₁ = R ₁ = 1 кОм.Это довольно низкий входной импеданс (на практике термин импеданс используется при обращении к любому типу входного сопротивления), не подходит, когда источник с высоким импедансом должен быть подключен к входным клеммам, так как тогда только небольшая часть напряжение источника будет управлять усилителем. Кроме того, слабый источник может быть не в состоянии обеспечить большие токи, необходимые для низкого входного импеданса. В идеале источник напряжения с высоким импедансом должен работать в усилителе напряжения с бесконечным сопротивлением.

Максимальное значение выходного напряжения υ ограничено напряжением питания или аккумулятора (обычно оно меньше примерно на 2 В). Любой рисунок, отображающий линию нагрузки, такой как рис. 4.13b или рис. 4.17c, показывает, что υ _o , max ≈ υ _{источник питания}. Полагая υ _o = — 5 В, получаем для дифференциального напряжения υ _d = — 5 В / — A = 5/5 × 10 ⁵ = 10 мкВ, это очень маленькое напряжение, которым обычно пренебрегают.

Из уравнения. (6.3) имеем υ _i = (- R ₁/ R _F) υ _o = (- 1/100) ( — 5) = 50 мВ. Ток i , протекающий на вход операционного усилителя, равен i = υ _d/ R _i = 10 мк В / 1 МОм = 0,00001 мкА = 10 пА . Этот ток настолько мал, что приближение нулем действительно.

Ток обратной связи i _F = i ₁. Следовательно, i _F = υ _o/ R _F = 5 В / 100 кОм = 50 мкА.

В итоге мы сформулируем два основных правила анализа схем операционного усилителя. Правило 1 предполагает, что две входные клеммы имеют одинаковое напряжение, т. Е. Дифференциальное напряжение υ _d = 0 (или эквивалентно υ ₊ = υ _—). Правило 2 предполагает, что ток не течет ни на одну из входных клемм ( i = 0). Таким образом можно проанализировать практически любую новую конфигурацию операционного усилителя с обратной связью.

Неинвертирующие и инвертирующие операционные усилители

НАЖМИТЕ ЗДЕСЬ ДЛЯ УКАЗАТЕЛЬНОЙ СТРАНИЦЫ

НЕИНВЕРТИРОВАНИЕ И ИНВЕРТИРОВАНИЕ 741 УСИЛИТЕЛИ

В. Райан 2002-09

ФАЙЛ PDF — НАЖМИТЕ ЗДЕСЬ ДЛЯ ПЕЧАТИ РАБОЧЕГО ЛИСТА

1.Инвертирующий усилитель — Вторая ветвь является входом, а выход всегда перевернутый или перевернутый. 2. Неинвертирующий усилитель — Третья ветвь является входом, а выход не реверсируется.

Напротив — схема ИНВЕРТИРУЮЩЕГО УСИЛИТЕЛЯ . Это означает, что если напряжение, поступающее на микросхему 741, положительное, она отрицательный, когда выходит из 741.Другими словами, он меняет полярность (меняет полярность). Для работы 741 в качестве усилителя необходимы два резистора: R1 и R1. R2. В большинстве учебников подобные диаграммы используются для обозначения 741.

КАК РАССЧИТАТЬ «ПРИБЫЛЬ» Операционные усилители предназначены для усиления слабого сигнала, и это называется УСИЛЕНИЕМ.

ИНВЕРТИРУЮЩИЙ УСИЛИТЕЛЬ УСИЛЕНИЕ (AV) = -R2 / R1 Пример: если R2 составляет 100 кОм, а R1 — 10 кОм, усиление будет : -100 / 10 = -10 (Усиление AV) Если входное напряжение составляет 0,5 В, выходное напряжение будет: 0,5 В X -10 = -5 В	НЕИНВЕРТИРУЮЩИЙ УСИЛИТЕЛЬ УСИЛЕНИЕ (AV) = 1+ (R2 / R1) Пример: если R2 составляет 1000 кОм, а R1 — 100 кОм, усиление будет быть: 1+ (1000/100) = 1 + 10 ИЛИ УСИЛЕНИЕ (AV) = 11 Если входное напряжение равно 0.5 В выходное напряжение будет: 0,5 X 11 = 5,5 В




Полярность сигнала перевернутый на выходе, контакт шесть. Отрицательный вход становится положительным выходом.	Поданный сигнал сохраняет свое полярность на выходе, шестой контакт. Положительный вход остается положительным выходом.



НАЖМИТЕ ДЛЯ СЛЕДУЮЩЕЙ СТРАНИЦЫ OPAMP

НАЖМИТЕ ЗДЕСЬ ДЛЯ УКАЗАНИЯ ЭЛЕКТРОНИКИ СТРАНИЦА

4.2: Инвертирующие и неинвертирующие усилители

Как отмечалось в нашей предыдущей работе, отрицательная обратная связь может применяться одним из четырех способов. Форма параллельного ввода инвертирует входной сигнал, а форма последовательного ввода — нет. Поскольку эти формы были представлены как измерения тока и напряжения соответственно, у вас может сложиться первоначальное впечатление, что все усилители напряжения должны быть неинвертирующими. Это не тот случай. Например, простым включением одного или двух резисторов мы можем изготавливать инвертирующие усилители напряжения или неинвертирующие усилители тока.Реализуемы практически все топологии. Сначала рассмотрим формы источников управляемого напряжения (использующие отрицательную обратную связь SP и PP).

Для анализа вы можете использовать классическое лечение, данное в третьей главе; однако из-за некоторых довольно хороших характеристик типичного операционного усилителя будут показаны приближения. Эти приближения действительны только в средней полосе и ничего не говорят о высокочастотных характеристиках схемы. Поэтому они не подходят для дискретной работы общего назначения.Идеализации для приближений:

Входной ток практически равен нулю (т.е. \ (Z_ {in} \) бесконечно).
Разность потенциалов между инвертирующим и неинвертирующим входами практически равна нулю (т. Е. Коэффициент усиления контура бесконечен). Этот сигнал также называют сигналом ошибки.

Также обратите внимание для ясности, что соединения блока питания не показаны на большинстве схем.

4.2.1: Неинвертирующий усилитель напряжения

Неинвертирующий усилитель напряжения основан на отрицательной обратной связи SP.Пример приведен на рисунке \ (\ PageIndex {1} \). Обратите внимание на сходство с типичными схемами SP из главы 3. Вспоминая основное действие отрицательной обратной связи SP, мы ожидаем очень высокого \ (Z_ {in} \), очень низкого \ (Z_ {out} \) и уменьшения усиления по напряжению. Идеализация 1 утверждает, что \ (Z_ {in} \) должно быть бесконечным. Мы уже знаем, что у операционных усилителей низкий уровень \ (Z_ {out} \), о втором пункте позаботились. Теперь посмотрим на коэффициент усиления по напряжению.

\ [A_ {v} = \ frac {V_ {out}} {V_ {in}} \ notag \]

Потому что в идеале \ (V_ {error} = 0 \)

\ [V_ {in} = V_ {Ri} \ notag \]

Также,

\ [V_ {out} = V_ {Ri} + V_ {Rf} \ notag \]

\ [A_v = \ frac {V_ {Ri} + V_ {Rf}} {V_ {Ri}} \ notag \]

Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): Неинвертирующий усилитель напряжения.

Расширение дает

\ [A_v = \ frac {R_i I_ {Ri} + R_f I_ {Rf}} {Ri I_ {Ri}} \ notag \]

Поскольку \ (I_ {in} = 0 \), \ (I_ {Rf} = I_ {Ri} \), и, наконец, мы приходим к

\ [A_v = \ frac {R_i + R_f} {R_i} \ text {или} \ notag \]

\ [A_v = 1+ \ frac {R_f} {R_i} \ label {4.1} \]

Вот это удобно. Коэффициент усиления этого усилителя задается соотношением двух резисторов. Чем больше \ (R_f \) относительно \ (R_i \), тем больше вы получите. Помните, это приблизительное значение.Коэффициент усиления замкнутого контура никогда не может превышать усиление разомкнутого контура, и в конечном итоге \ (A_v \) будет падать с увеличением частоты. Обратите внимание, что расчет игнорирует влияние импеданса нагрузки. Очевидно, что если \ (R_l \) слишком мало, чрезмерное потребление тока приведет к обрезанию ОУ.

Пример \ (\ PageIndex {1} \)

Каковы входное сопротивление и коэффициент усиления схемы на рисунке \ (\ PageIndex {2} \)?

Во-первых, \ (Z_ {in} \) в идеале бесконечно. Теперь о приросте:

\ [A_v = 1+ \ frac {R_f} {R_i} \ notag \]

\ [A_v = 1+ \ frac {10 k} {1 k} \ notag \]

\ [A_v = 11 \ notag \]

Рисунок \ (\ PageIndex {2} \): неинвертирующая схема для примера \ (\ PageIndex {1} \).

Обратный процесс разработки усилителя столь же прост.

Пример \ (\ PageIndex {2} \)

Разработайте усилитель с коэффициентом усиления 26 дБ и входным сопротивлением 47 кОм (\ Omega \). Для усиления сначала превратите 26 дБ в обычную форму. Это коэффициент усиления по напряжению около 20.

\ [A_v = 1+ \ frac {R_f} {R_i} \ notag \]

\ [\ frac {R_f} {R_i} = A_v — 1 \ notag \]

\ [\ frac {R_f} {R_i} = 19 \ notag \]

Рисунок \ (\ PageIndex {3} \): неинвертирующий дизайн для примера \ (\ PageIndex {2} \).

На этом этапе выберите значение для одного из резисторов и решите для другого. Например, все следующее будет действительным:

\ [R_i = 1k \ Omega, \ R_f = 19k \ Omega \]

\ [R_i = 2 k \ Omega, \ R_f = 38 k \ Omega \]

\ [R_i = 500 \ Omega, \ R_f = 9,5 k \ Omega \]

Однако большинство из них не являются стандартными значениями и потребуют небольших корректировок для производственной схемы (см. Приложение B). Разумный диапазон: \ (100 k \ Omega> R_i + R_f> 10 k \ Omega \).Точность этого усиления будет зависеть от точности резисторов. Теперь о требовании \ (Z_ {in} \). Это обманчиво просто. Предполагается, что \ (Z_ {in} \) бесконечно, поэтому все, что вам нужно сделать, это разместить 47 k \ (\ Omega \) параллельно входу. Полученная схема показана на рисунке \ (\ PageIndex {3} \).

Если конкретный \ (Z_ {in} \) не указан, параллельный входной резистор не требуется. Есть одно исключение из этого правила. Если источник возбуждения не подключен напрямую ко входу операционного усилителя (например,g., он имеет емкостную связь), потребуется резистор для установления обратного пути постоянного тока на землю. Без обратного пути постоянного тока каскад дифференциального усилителя входной секции не будет смещен должным образом. Этот момент стоит запомнить, так как он может значительно избавить вас от головной боли в будущем. Например, в лаборатории схема, подобная показанной на рисунке \ (\ PageIndex {2} \), может нормально работать с одним генератором функций, но не с другим. Это было бы так, если бы второй генератор использовал выходной конденсатор связи, а первый — нет.

Пример \ (\ PageIndex {3} \)

Разработайте повторитель напряжения (т.е. в идеале бесконечный \ (Z_ {in} \) и коэффициент усиления по напряжению 1).

Часть \ (Z_ {in} \) достаточно проста. Что касается второй части, какое отношение \ (R_f \) к \ (R_i \) даст выигрыш в 1?

\ [A_v = 1+ \ frac {R_f} {R_i} \ notag \]

\ [\ frac {R_f} {R_i} = A_v — 1 \ notag \]

\ [\ frac {R_f} {R_i} = 0 \ notag \]

Рисунок \ (\ PageIndex {4} \): повторитель напряжения для примера \ (\ PageIndex {3} \).

Здесь сказано, что \ (R_f \) должно быть 0 \ (\ Omega \). На практике это означает, что \ (R_f \) заменяется перемычкой. А как насчет \ (R_i \)? Теоретически подойдет практически любое значение. Пока есть выбор, считайте бесконечным. Ноль, деленный на бесконечность, безусловно, равен нулю. Практическая выгода от выбора \ (R_i = \ infty \) заключается в том, что вы можете удалить \ (R_i \). Полученная схема показана на рисунке \ (\ PageIndex {4} \). Помните, что если источник не подключен напрямую, потребуется резистор возврата постоянного тока.Значение этого резистора должно быть достаточно большим, чтобы избежать нагрузки на источник.

Как видите, проектирование с операционными усилителями может быть намного быстрее, чем с его дискретным аналогом. В результате ваша эффективность как дизайнера или техника по ремонту может значительно повыситься. Теперь вы можете сосредоточиться на системе, а не на характеристиках отдельного резистора смещения. Чтобы сделать многокаскадные усилители, просто соедините отдельные каскады вместе.

Пример \ (\ PageIndex {4} \)

Каков входной импеданс схемы на рисунке \ (\ PageIndex {5} \)? Что такое \ (V_ {out} \)? Как и в любом многокаскадном усилителе, входное сопротивление первого каскада равно системе \ (Z_ {in} \).{‘} = 8 дБВ \ notag \]

Поскольку 8 дБВ соответствует примерно 2,5 В, опасности ограничения также нет.

4.2.2: Инвертирующий усилитель напряжения

Инвертирующий усилитель основан на модели отрицательной обратной связи PP. Базовая форма показана на рисунке \ (\ PageIndex {6} \). Сама по себе эта форма измерения тока, а не напряжения. Для измерения напряжения добавлен входной резистор \ (R_i \). См. Рисунок \ (\ PageIndex {7} \). Вот как работает схема: \ (V_ {error} \) практически равен нулю, поэтому инвертирующий входной потенциал должен равняться неинвертирующему входному потенциалу.Это означает, что инвертирующий вход находится на виртуальной земле. Сигнал здесь настолько мал, что им можно пренебречь. Из-за этого мы также можем сказать, что импеданс, наблюдаемый при взгляде на эту точку, равен нулю. Последний пункт может вызвать некоторую путаницу. Вы можете спросить: «Как может быть нулевое сопротивление, если ток в операционном усилителе равен нулю?» Ответ заключается в том, что весь входящий ток будет проходить через \ (R_f \), минуя инвертирующий вход.

Рисунок \ (\ PageIndex {6} \): Базовый параллельно-параллельный усилитель.

Рисунок \ (\ PageIndex {7} \): Инвертирующий усилитель напряжения.

Подробное объяснение см. На Рисунке \ (\ PageIndex {8} \). Правый конец \ (R_i \) находится на виртуальной земле, поэтому все входное напряжение падает на нем, создавая \ (I_ {in} \) входной ток. Этот ток не может попасть в операционный усилитель, а вместо этого будет проходить через \ (R_f \). Поскольку на инвертирующий вход подается положительный сигнал, операционный усилитель потребляет выходной ток, таким образом протягивая \ (I_ {in} \) через \ (R_f \).Результирующее падение напряжения на \ (R_f \) имеет ту же величину, что и напряжение нагрузки. Это верно, потому что \ (R_f \) эффективно работает параллельно с нагрузкой. Обратите внимание, что оба элемента подключены к выходу операционного усилителя и (виртуальной) земле. Полярность меняется, потому что мы связываем выходной сигнал с землей. Короче говоря, \ (V_ {out} \) — это инвертированное напряжение на \ (R_f \).

Рисунок \ (\ PageIndex {8} \): Анализ инвертирующего усилителя из рисунка \ (\ PageIndex {7} \).

\ [A_v = \ frac {V_ {out}} {V_ {in}} \ notag \]

\ [V_ {in} = I_ {in} R_i \ notag \]

\ [V_ {out} = −V_ {R_f} \ notag \]

\ [V_ {Rf} = I_ {in} R_f \ notag \]

Результат замещения

\ [A_v = — \ frac {I_ {in} R_f} {I_ {in} R_i} \ notag \]

\ [A_v = — \ frac {R_f} {R_i} \ label {4.2} \]

Опять же, мы видим, что коэффициент усиления по напряжению определяется соотношением резисторов. Опять же, есть допустимый диапазон значений.

Вышеупомянутое обсуждение указывает на вывод входного импеданса.Поскольку весь входной сигнал падает на \ (R_i \), отсюда следует, что весь управляющий источник «видит» это \ (R_i \). Проще говоря, \ (R_i \) устанавливает входное сопротивление. В отличие от неинвертирующего усилителя напряжения, существует определенная взаимосвязь между \ (Z_ {in} (R_i) \) и \ (A_v (-R_f / R_i) \). Это указывает на то, что с этой схемой очень трудно достичь высокого усиления и высокого \ (Z_ {in} \).

Пример \ (\ PageIndex {5} \)

Определите входное сопротивление и выходное напряжение для схемы, показанной на рисунке \ (\ PageIndex {9} \).

Рисунок \ (\ PageIndex {9} \): Инвертирующий усилитель для примера \ (\ PageIndex {9} \).

Входное сопротивление устанавливается как \ (R_i \). \ (R_i = 5 k \ Omega \), следовательно, \ (Z_ {in} = 5 k \ Omega \).

\ [V_ {out} = V_ {in} A_v \ notag \]

\ [A_v = — \ frac {R_f} {R_i} \ notag \]

\ [A_v = — \ frac {20 k} {5 k} \ notag \]

\ [A_v = −4 \ notag \]

\ [V_ {out} = 100 мВ \ раз (−4) \ notag \]

\ [V_ {out} = -400 мВ, \ text {(т. Е.э., перевернутая)} \ notag \]

Пример \ (\ PageIndex {6} \)

Разработайте инвертирующий усилитель с коэффициентом усиления 10 и входным сопротивлением 15 кОм (\ Omega \). Входное сопротивление говорит нам, что \ (R_i \) должно быть

\ [Z_ {in} = R_i \ notag \]

\ [R_i = 15 k \ notag \]

Зная \ (R_i \), решите относительно \ (R_f \):

\ [A_v = — \ frac {R_f} {R_i} \ notag \]

\ [R_f = R_i (−A_v) \ notag \]

\ [R_f = 15k \ раз (- (- 10)) \ notag \]

\ [R_f = 150 к \ нотаг \]

Компьютерное моделирование

Моделирование Multisim результата примера \ (\ PageIndex {6} \) показано на рисунке \ (\ PageIndex {10} \) вместе со схемой.Это моделирование использует простую модель зависимого источника, представленную во второй главе. Для простоты вход установлен на 0,1 В постоянного тока. Обратите внимание, что выходной потенциал отрицательный, что указывает на инвертирующее действие усилителя. Также обратите внимание, что приближение виртуальной земли подтверждается довольно хорошо с инвертирующим входным потенциалом, измеряемым в области \ (\ mu \) V.

Рисунок \ (\ PageIndex {10a} \): Мультимедийное моделирование простой модели операционного усилителя для примера \ (\ PageIndex {6} \). а.Схема.

Рисунок \ (\ PageIndex {10b} \): Мультимедийное моделирование простой модели операционного усилителя для примера \ (\ PageIndex {6} \). б. Выходной листинг.

Пример \ (\ PageIndex {7} \)

Схема на рисунке \ (\ PageIndex {11} \) представляет собой каскад предварительного усилителя для электронной музыкальной клавиатуры. Как и у большинства музыкальных предусилителей, этот предлагает регулируемое усиление. Это достигается за счет следования за усилителем горшком. Каковы максимальные и минимальные значения усиления?

Рисунок \ (\ PageIndex {11} \): предусилитель музыкального инструмента для примера \ (\ PageIndex {7} \).

Обратите внимание, что коэффициент усиления для предусилителя является произведением коэффициента усиления операционного усилителя и коэффициента делителя напряжения, создаваемого потенциометром. Для максимального увеличения используйте горшок в самом верхнем положении. Поскольку потенциометр действует как делитель напряжения, самое верхнее положение не обеспечивает действия делителя (т.е. его коэффициент усиления равен единице). Для средних частот 20 пФ можно игнорировать.

\ [A_ {v-max} = — \ frac {R_f} {R_i} \ notag \]

\ [A_ {v-max} = — \ frac {200 k} {15k} \ notag \]

\ [A_ {v-max} = — 13.{‘} = 22,5 дБ \ notag \]

Для минимального усиления горшок установлен на землю. В этот момент действие делителя бесконечно, и поэтому минимальное усиление равно 0 (что приводит к тишине).

\ (Z_ {in} \) для системы составляет около 15 к \ (\ Omega \). Что касается дополнительных компонентов, то конденсатор емкостью 20 пФ используется для уменьшения высокочастотного усиления. Два байпасных конденсатора 0,1 мкФ на линиях электропитания очень важны. Практически во всех схемах операционных усилителей используются байпасные конденсаторы.Из-за того, что операционные усилители обладают высоким коэффициентом усиления, важно иметь хорошее заземление переменного тока на выводах источника питания. На более высоких частотах индуктивность проводки источника питания может создавать значительное сопротивление. Этот импеданс может создать петлю положительной обратной связи, которой в противном случае не существовало бы. Без байпасных конденсаторов схема может генерировать колебания или генерировать ложные выходные сигналы. Точные значения конденсаторов обычно не критичны, обычно от 0,1 до 1 \ (\ mu \) F.

4.2.3: Преобразователь тока в напряжение

Как упоминалось ранее, инвертирующий усилитель напряжения основан на отрицательной обратной связи PP с дополнительным входным резистором, используемым для преобразования входного напряжения в ток.Что произойдет, если этот дополнительный резистор не использовать и использовать схему, подобную рис. \ (\ PageIndex {6} \)? Без дополнительного резистора вход находится на виртуальной земле, таким образом устанавливая \ (Z_ {in} \) на 0 \ (\ Omega \). Это идеально подходит для измерения тока. Этот входной ток проходит через \ (R_f \) и создает выходное напряжение, как указано выше. Характеристика преобразования тока в напряжение измеряется параметром transresistance. По определению, сопротивление этой цепи равно \ (R_f \).Чтобы найти \ (V_ {out} \), умножьте входной ток на сопротивление. Эта схема также меняет полярность.

\ [V_ {out} = −I_ {in} R_f \ label {4.3} \]

Пример \ (\ PageIndex {8} \)

Разработайте схему на основе рисунка \ (\ PageIndex {6} \), если входной ток -50 \ (\ mu \) A должен давать на выходе 4 В.

Трансмиссионное сопротивление цепи \ (R_f \)

\ [R_f = — \ frac {V_ {out}} {I_ {in}} \ notag \]

\ [R_f = — \ frac {4 V} {- 50 \ mu A} \ notag \]

\ [R_f = 80 k \ notag \]

Предполагается, что входной импеданс равен нулю.

На первый взгляд, схемы применения топологии, представленной в предыдущем примере, кажутся очень ограниченными. На самом деле существует ряд линейных интегральных схем, которые выдают свои выходные данные в виде тока ¹. Во многих случаях этот сигнал необходимо преобразовать в напряжение, чтобы должным образом взаимодействовать с другими элементами схемы. Для этой цели широко используется преобразователь тока в напряжение.

4.2.4: Неинвертирующий преобразователь напряжения в ток

В этой топологии схемы используется отрицательная обратная связь SS.Он определяет входное напряжение и вырабатывает ток. Концептуальное сравнение можно провести с полевым транзистором (источником тока, управляемым напряжением). Вместо усиления схемы нас интересует крутизна. Другими словами, сколько входного напряжения требуется для получения заданного выходного тока? Схема операционного усилителя, представленная здесь, управляет плавающей нагрузкой. То есть нагрузка не привязана к земле. В одних случаях это может быть удобно, а в других — неприятно. С некоторыми добавленными схемами можно создать версию с заземленной нагрузкой, хотя пространство не позволяет нам исследовать ее здесь.

Типичная схема «напряжение-ток» показана на рисунке \ (\ PageIndex {12} \). Поскольку здесь используется обратная связь типа последовательного ввода, мы можем сразу предположить, что \ (Z_ {in} \) бесконечно. Отношение напряжения к току устанавливается резистором обратной связи \ (R_i \). Поскольку \ (V_ {error} \) предполагается равным нулю, все \ (V_ {in} \) падает на \ (R_i \), создавая ток \ (I_ {Ri} \). Предполагается, что операционный усилитель имеет нулевой входной ток, поэтому весь \ (I_ {Ri} \) проходит через нагрузочный резистор \ (R_l \). Регулируя \ (R_i \), можно изменять ток нагрузки.

\ [I_ {load} = I_ {R_i} \ notag \]

\ [I_ {R_i} = \ frac {V_ {in}} {R_i} \ notag \]

\ [I_ {load} = \ frac {V_ {in}} {R_i} \ notag \]

Рисунок \ (\ PageIndex {12} \): Преобразователь напряжения в ток.

По определению

\ [g_m = \ frac {I_ {load}} {V_ {in}} \ notag \]

\ [g_m = \ frac {1} {R_i} \ label {4.4} \]

Итак, крутизна цепи задается резистором обратной связи. Как обычно, существуют практические ограничения на размер \ (R_i \).Если \ (R_i \) и \ (R_l \) слишком малы, существует вероятность, что операционный усилитель «исчерпает» выходной ток и перейдет в режим насыщения. С другой стороны, произведение двух резисторов и \ (I_ {load} \) не может превышать шины питания. Например, если \ (R_i \) плюс \ (R_l \) равно 10 к \ (\ Omega \), \ (I_ {load} \) не может превышать примерно 1,5 мА, если стандартное питание \ (\ pm \) 15 В используются.

Пример \ (\ PageIndex {9} \)

При входном напряжении 0,4 В в цепи, показанной на рисунке \ (\ PageIndex {13} \), каков ток нагрузки?

\ [g_m = \ frac {1} {R_i} \ notag \]

\ [g_m = \ frac {1} {20 тыс.} \ Notag \]

\ [g_m = 50 \ mu S \ notag \]

\ [I_ {load} = g_m V_ {in} \ notag \]

\ [I_ {load} = 50 \ mu S \ times 0.4 В \ notag \]

\ [I_ {load} = 20 \ mu A \ notag \]

Рисунок \ (\ PageIndex {13} \): преобразователь напряжения в ток для примера \ (\ PageIndex {9} \).

Здесь нет опасности перегрузки по току, так как средний операционный усилитель может выдавать максимум около 20 мА. Выходной ток будет 20 \ (\ mu \) A независимо от значения \ (R_l \), вплоть до ограничения. Опасности отсечения в этой ситуации тоже нет. Напряжение на выходе операционного усилителя на землю равно

\ [V_ {max} = (R_i + R_l) I_ {load} \ notag \]

\ [V_ {max} = (20 k + 1k) \ times 20 \ mu A \ notag \]

\ [V_ {max} = 420 мВ \ notag \]

Это намного ниже уровня отсечения.

Компьютерное моделирование

Моделирование схемы из примера \ (\ PageIndex {9} \) показано на рисунке \ (\ PageIndex {14} \). Для упрощения компоновки была выбрана идеальная модель операционного усилителя Multisim. Ток нагрузки точно такой, как рассчитанный, при 20 мкА. Здесь используется интересный трюк для построения графика тока нагрузки, поскольку многие симуляторы предлагают только график узловых напряжений. Используя постпроцессор Multisim, ток нагрузки вычисляется путем взятия разницы между напряжениями узлов по обе стороны от нагрузочного резистора и последующего деления результата на сопротивление нагрузки.

Рисунок \ (\ PageIndex {14a} \): Схема моделирования преобразователя напряжения в ток.

Рисунок \ (\ PageIndex {14b} \): Результаты моделирования.

Пример \ (\ PageIndex {10} \)

Схема, показанная на рисунке \ (\ PageIndex {15} \), может использоваться для изготовления вольтметра постоянного тока с высоким входным сопротивлением. Нагрузка в этом случае представляет собой простое движение счетчика. Этот конкретный измеритель требует 100 \ (\ mu \) A для полного отклонения. Если мы хотим измерить напряжения до 10 В, что должно быть \ (R_i \)?

Во-первых, мы должны найти крутизну.

\ [g_m = \ frac {I_ {load}} {V_ {in}} \ notag \]

\ [g_m = \ frac {100 \ mu A} {10 V} \ notag \]

\ [g_m = 10 \ mu S \ notag \]

\ [R_i = \ frac {1} {g_m} \ notag \]

\ [R_i = \ frac {1} {10 \ mu S} \ notag \]

\ [R_i = 100 k \ notag \]

Рисунок \ (\ PageIndex {15} \): вольтметр постоянного тока для примера \ (\ PageIndex {10} \).

Предполагается, что отклонение измерителя линейное. Например, если входной сигнал составляет всего 5 В, производимый ток уменьшается вдвое до 50 \ (\ mu \) A.50 \ (\ mu \) A должны давать отклонение в половину шкалы. Точность этого электронного вольтметра зависит от точности \ (R_i \) и линейности движения измерителя. Обратите внимание, что эта маленькая схема может быть очень удобна в лаборатории, питаясь от батарей. Для изменения шкалы новые значения \ (R_i \) могут быть заменены поворотным переключателем. Для шкалы 1 В \ (R_i \) равно 10 к \ (\ Omega \). Обратите внимание, что для более высоких входных диапазонов требуется какой-либо входной аттенюатор. Это связано с тем, что большинство операционных усилителей могут быть повреждены, если используются входные сигналы, превышающие длину шин питания.

4.2.5: Инвертирующий усилитель тока

Инвертирующий усилитель тока использует отрицательную обратную связь PS. Как и в преобразователе напряжения в ток, нагрузка плавающая. Базовая схема показана на рисунке \ (\ PageIndex {16} \). Из-за параллельного подключения отрицательной обратной связи на входе предполагается, что входной импеданс схемы равен нулю. Это означает, что точка входа находится на виртуальной земле. Ток в операционном усилителе незначителен, поэтому весь входной ток течет через \ (R_i \) к узлу A.Фактически, \ (R_i \) и \ (R_f \) параллельны (они оба имеют общий узел A и землю; фактически виртуальная земля для \ (R_i \)). Следовательно, \ (V_ {Ri} \) и \ (V_ {Rf} \) — одно и то же значение. Это означает, что ток течет через \ (R_f \) от земли к узлу A. Эти два тока соединяются, образуя ток нагрузки. Таким образом достигается текущий коэффициент усиления. Чем больше \ (I_ {Rf} \) относительно \ (I_ {in} \), тем больше текущий коэффициент усиления. Поскольку в операционном усилителе падает ток, это инвертирующий усилитель.

Рисунок \ (\ PageIndex {16} \): Инвертирующий усилитель тока

\ [A_i = — \ frac {I_ {out}} {I_ {in}} \ notag \]

\ [I_ {out} = I_ {Rf} + I_ {Ri} \ label {4.5} \]

\ [I_ {Ri} = I_ {in} \ notag \]

\ [I_ {Rf} = \ frac {V_ {Rf}} {R_f} \ notag \]

Поскольку \ (V_ {Rf} \) — это то же значение, что и \ (V_ {Ri} \),

\ [I_ {Rf} = \ frac {V_ {Ri}} {R_f} \ label {4.6} \]

\ [V_ {Ri} = I_ {дюйм} R_i \ label {4.7} \]

Замена \ ref {4.7} на \ ref {4.6} дает

\ [I_ {Rf} = \ frac {I_ {in} R_i} {R_f} \ notag \]

Подстановка в \ ref {4.5} дает

\ [I_ {out} = I_ {in} + \ frac {I_ {in} R_i} {R_f} \ notag \]

\ [I_ {out} = I_ {in} \ left (1+ \ frac {R_i} {R_f} \ right) \ notag \]

\ [A_i = — \ left (1+ \ frac {R_i} {R_f} \ right) \ label {4.8} \]

Как и следовало ожидать, коэффициент усиления зависит от двух резисторов обратной связи. Обратите внимание на сходство этого результата с неинвертирующим усилителем напряжения.

Пример \ (\ PageIndex {11} \)

Каков ток нагрузки на рисунке \ (\ PageIndex {17} \)?

Рисунок \ (\ PageIndex {17} \): усилитель тока для примера \ (\ PageIndex {11} \).

\ [I_ {out} = −A_i I_ {in} \ notag \]

\ [A_i = — (1+ \ frac {R_i} {R_f}) \ notag \]

\ [A_i = — (1+ \ frac {33 k} {1 k}) \ notag \]

\ [A_i = −34 \ notag \]

\ [I_ {out} = −34 \ times 5 \ mu A \ notag \]

\ [I_ {out} = −170 \ mu A \ text {(тонущий)} \ notag \]

Нам нужно убедиться, что этот ток не вызывает ограничения на выходе.Все, что вам нужно — это простая проверка по закону Ома.

\ [V_ {max} = I_ {out} R_ {load} + I_ {in} R_i \ notag \]

\ [V_ {max} = 170 \ mu A \ times 10 k + 5 \ mu A \ times 33k \ notag \]

\ [V_ {max} = 1,7 В + 0,165 В \ notag \]

\ [V_ {max} = 1,865 В \ text {(без проблем)} \ notag \]

Пример \ (\ PageIndex {12} \)

Разработайте усилитель с коэффициентом усиления по току -50. Нагрузка примерно 200 к \ (\ Омега \). Предполагая типичный операционный усилитель (\ (I_ {out-max} \) = 20 мА с \ (\ pm \) источниками питания 15 В), каков максимально достижимый ток нагрузки?

\ [A_i = — \ left (1+ \ frac {R_i} {R_f} \ right) \ notag \]

\ [\ frac {R_i} {R_f} = −Ai −1 \ notag \]

\ [\ frac {R_i} {R_f} = 50-1 \ notag \]

\ [\ frac {R_i} {R_f} = 49 \ notag \]

Следовательно, \ (R_i \) должен быть в 49 раз больше, чем \ (R_f \).Возможные решения включают:

\ [R_i = 49k \ Omega, R_f = 1 k \ Omega \ notag \]

\ [R_i = 98 k \ Omega, R_f = 2 k \ Omega \ notag \]

\ [R_i = 24,5 k \ Omega, R_f = 500 \ Omega \ notag \]

Что касается максимального тока нагрузки, он не может быть больше, чем максимальный выход операционного усилителя в 20 мА, но может быть меньше. Нам нужно определить ток при отсечении. Из-за большого сопротивления нагрузки практически весь выходной потенциал будет падать на него.Игнорирование дополнительного падения на резисторах обратной связи приведет к ошибке не более 1% (это наихудший случай, если предположить, что набор резисторов номер два).

Рисунок \ (\ PageIndex {18} \): Конструкция усилителя тока для примера \ (\ PageIndex {12} \).

С шинами 15 В обычный операционный усилитель будет ограничивать напряжение 13,5 В. Результирующий ток находится по закону Ома:

\ [I_ {max} = \ frac {13,5 V} {200 k} \ notag \]

\ [I_ {max} = 67,5 \ mu A \ notag \]

Другой способ взглянуть на это — сказать, что максимально допустимый входной ток равен 67.5 \ (\ mu \) A / 50 или 1,35 \ (\ mu \) A. Одно из возможных решений показано на рисунке \ (\ PageIndex {18} \).

4.2.6: Суммирующие усилители

В схемотехнике очень распространено объединение нескольких сигналов в один общий сигнал. Хорошим примером этого является индустрия вещания и звукозаписи. Типичная современная запись музыки потребует использования, возможно, десятков микрофонов, но конечный продукт обычно состоит из двух выходных сигналов (стерео левого и правого). Если сигналы объединяются бессистемно, это может привести к чрезмерным помехам, шумам и искажениям.Идеальный суммирующий усилитель будет представлять каждый входной сигнал с изолированной нагрузкой, на которую не влияют другие каналы.

Самая распространенная форма суммирующего усилителя на самом деле представляет собой не что иное, как расширение инвертирующего усилителя напряжения. Поскольку вход операционного усилителя находится на виртуальной земле, он представляет собой идеальный узел суммирования тока. Вместо размещения одного входного резистора в этой точке можно использовать несколько входных резисторов. Каждый входной источник управляет своим собственным резистором, и соседние входы практически не влияют на него.Виртуальная земля — это ключ. Общий суммирующий усилитель показан на рисунке \ (\ PageIndex {19} \).

Рисунок \ (\ PageIndex {19} \): Суммирующий усилитель.

Входное сопротивление для первого канала равно \ (R_ {i1} \), а коэффициент усиления по напряжению равен \ (- R_f / R_ {i1} \). Для канала 2 входной импеданс равен \ (R_ {i2} \) с усилением \ (- R_f / R_ {i2} \). В общем то для канала N имеем

\ [Z_ {in N} = R_ {i N} \ notag \]

\ [A_ {v N} = — \ frac {R_f} {R_ {i N}} \ notag \]

Выходной сигнал — это сумма всех входов, умноженная на их соответствующие коэффициенты усиления.{n} {V_ {in_i} A_ {v_i}} \ label {4.9} \]

Суммирующий усилитель может иметь одинаковое усиление для каждого входного канала. Это называется равновзвешенной конфигурацией.

Пример \ (\ PageIndex {13} \)

Каков выходной сигнал суммирующего усилителя на рисунке \ (\ PageIndex {20} \) при заданных входных напряжениях постоянного тока?

Рисунок \ (\ PageIndex {20} \): Суммирующий усилитель для примера \ (\ PageIndex {13} \).

Самый простой способ приблизиться к этому — просто рассматривать схему как три инвертирующих усилителя напряжения, а затем складывать результаты, чтобы получить окончательный выходной сигнал.

Канал 1:

\ [A_v = — \ frac {R_f} {R_i} \ notag \]

\ [A_v = — \ frac {10 k} {4 k} \ notag \]

\ [A_v = −2,5 \ notag \]

\ [V_ {out} = −2,5 \ умножить на 1V \ notag \]

\ [V_ {out} = −2,5 В \ notag \]

Канал 2:

\ [A_v = — \ frac {R_f} {R_i} \ notag \]

\ [A_v = — \ frac {10 k} {2 k} \ notag \]

\ [A_v = −5 \ notag \]

\ [V_ {out} = −5 \ times −2 V \ notag \]

\ [V_ {out} = 10 В \ notag \]

Канал 3:

\ [A_v = — \ frac {R_f} {R_i} \ notag \]

\ [A_v = — \ frac {10 k} {1 k} \ notag \]

\ [A_v = −10 \ notag \]

\ [V_ {out} = −10 \ раз.5 В \ notag \]

\ [V_ {out} = −5 В \ notag \]

Окончательный результат находится путем суммирования:

\ [V_ {out} = −2,5 В + 10 В + (- 5 В) \ notag \]

\ [V_ {out} = 2,5 В \ notag \]

Если бы входы были сигналами переменного тока, суммирование не было бы таким простым. Помните, что сигналы переменного тока разной частоты и фазы не складываются когерентно. Вы можете выполнить расчет, аналогичный предыдущему, чтобы найти пиковое значение, однако для эффективного значения требуется расчет RMS (т.е., квадратный корень из суммы квадратов).

Для использования в вещательной и звукозаписывающей индустрии суммирующие усилители также потребуют некоторой формы регулировки громкости для каждого входного канала, а также основного регулятора громкости. Это позволяет правильно сбалансировать уровни различных микрофонов или инструментов. Теоретически регулировку усиления для отдельного канала можно произвести, заменив каждый входной резистор потенциометром. Регулируя \ (R_i \), можно напрямую изменять усиление. На практике с такой компоновкой возникает несколько проблем.Во-первых, невозможно полностью выключить канал. Требуемое значение для \ (R_i \) будет бесконечным. Во-вторых, поскольку \ (R_i \) устанавливает входное сопротивление, изменение усиления приведет к изменению \ (Z_ {in} \). Это изменение может привести к перегрузке или изменению характеристик источника возбуждения. Одно из возможных решений — сохранить фиксированное значение \ (R_i \) и поместить перед ним потенциометр, как показано на рисунке \ (\ PageIndex {21} \). Банк производит усиление от 1 до 0. Комбинация \ (R_f / R_i \) затем устанавливается на максимальное усиление.Пока \ (R_i \) в несколько раз больше, чем значение потенциометра, входное сопротивление канала будет оставаться относительно постоянным. Эффективный \ (Z_ {in} \) для канала равен \ (R_ {pot} \) параллельно с \ (R_i \), как минимум, до \ (R_ {pot} \).

Рисунок \ (\ PageIndex {21} \): Аудиомикшер.

Что касается общего регулятора громкости, можно использовать потенциометр для \ (R_f \). Однако без ограничивающего резистора очень низкое задающее усиление может привести к перегрузке операционного усилителя из-за небольшого эффективного значения \ (R_f \).Этот метод также вызывает изменения в потенциалах смещения и полосе пропускания цепи. Техника, которая обеспечивает более высокую производительность, включает использование этапа с фиксированным значением \ (R_f \), за которым следует горшок, как на рисунке \ (\ PageIndex {21} \).

Еще одним применением суммирующего усилителя является устройство сдвига уровня. Сдвигатель уровня представляет собой суммирующий усилитель с двумя входами. Один вход — это желаемый сигнал переменного тока, а второй вход — значение постоянного тока. Правильный выбор значения постоянного тока позволяет подавать сигнал переменного тока с желаемым смещением постоянного тока.У такой схемы есть много применений. Одним из возможных приложений является управление смещением постоянного тока, доступное на многих генераторах сигналов.

4.2.7: Неинвертирующий суммирующий усилитель

Помимо инвертирующей формы, суммирующие усилители могут быть изготовлены и в неинвертирующей форме. Неинвертирующее лето обычно демонстрирует лучшие высокочастотные характеристики по сравнению с инвертирующим типом. Одна из возможных схем показана на рисунке \ (\ PageIndex {22} \). В этом примере показаны три входа, хотя можно добавить и другие.С каждым входом связан входной резистор. Обратите внимание, что невозможно просто соединить несколько источников вместе в надежде суммировать их соответствующие сигналы. Это связано с тем, что каждый источник будет пытаться привести свои выходные данные к желаемому значению, которое будет отличаться от значений, созданных другими источниками. Возникающий в результате дисбаланс может вызвать чрезмерные (и, возможно, повреждающие) токи источника. Следовательно, каждый источник должен быть изолирован от других через резистор.

Рисунок \ (\ PageIndex {22} \): Неинвертирующий суммирующий усилитель.

Чтобы понять работу этой схемы, лучше всего разделить ее на две части: часть входного источника / резистора и часть неинвертирующего усилителя. Входные сигналы объединяются для создания общего входного напряжения \ (V_t \). При осмотре вы должны увидеть, что выходное напряжение схемы будет в \ (V_t \) раз больше неинвертирующего усиления, или

\ [V_ {out} = V_t \ left (1+ \ frac {R_f} {R_i} \ right) \ notag \]

Осталось только определить \ (V_t \).Каждый из входных каналов вносит вклад в \ (V_t \) аналогичным образом, поэтому достаточно получить вклад от одного канала.

Рисунок \ (\ PageIndex {23} \): Эквивалентная схема входа канала 1.

В отличие от инвертирующего лета, неинвертирующее лето не использует преимущества узла суммирования виртуальной земли. В результате отдельные каналы будут влиять друг на друга. Эквивалентная схема для канала 1 перерисована на рисунке \ (\ PageIndex {23} \).Используя суперпозицию, мы сначала заменим входные генераторы каналов 2 и 3 на короткие замыкания. В результате получается простой делитель напряжения между \ (V_1 \) и \ (V_ {t1} \).

\ [V_ {t 1} = V_1 \ frac {R_2 || R_3} {R_1 + R_2 || R_3} \ notag \]

Аналогичным образом мы можем получить части \ (V_t \) из-за канала 2

\ [V_ {t 2} = V_2 \ frac {R_1 || R_3} {R_2 + R_1 || R_3} \ notag \]

и по 3 каналу

\ [V_ {t 3} = V_3 \ frac {R_1 || R_2} {R_3 + R_1 || R_2} \ notag \]

\ (V_t \) — это сумма этих трех частей.

\ [V_t = V_ {t 1} + V_ {t 2} + V_ {t 3} \ notag \]

Таким образом, объединив эти элементы, находим, что выходное напряжение равно

\ [V_ {out} = \ left (1+ \ frac {R_f} {R_i} \ right) \ left (V_1 \ frac {R_2 || R_3} {R_1 + R_2 || R_3} + V_2 \ frac {R_1 ») || R_3} {R_2 + R_1 || R_3} + V_3 \ frac {R_1 || R_2} {R_3 + R_1 || R_2} \ right) \ notag \]

Для удобства и равного взвешивания входные резисторы часто устанавливаются на одно и то же значение. В результате получается схема, которая усредняет вместе все входы.{n} {V_n}} {n} \ label {4.10} \]

, где \ (n \) — количество каналов.

Одна проблема все еще остается с этой схемой, и это межканальная изоляция или перекрестные помехи. Этого можно избежать путем индивидуальной буферизации каждого ввода, как показано на рисунке \ (\ PageIndex {24} \).

Рисунок \ (\ PageIndex {24} \): Буферизованный и изолированный неинвертирующий суммирующий усилитель.

Пример \ (\ PageIndex {14} \)

Неинвертирующее лето, такое как показанное на рисунке \ (\ PageIndex {22} \), используется для объединения трех сигналов.\ (V_1 \) = 1 В постоянного тока, \ (V_2 \) = -0,2 В постоянного тока и \ (V_3 \) представляет собой синусоидальную волну с пиковым напряжением 2 В и частотой 100 Гц. Определите выходное напряжение, если \ (R_1 = R_2 = R_3 = R_f \) = 20 к \ (\ Omega \) и \ (R_i \) = 5 к \ (\ Omega \).

Поскольку все входные резисторы равны, мы можем использовать общую форму уравнения суммирования.

\ [V_ {out} = \ left (1+ \ frac {R_f} {R_i} \ right) \ frac {V_1 + V_2 + \ dpts + V_n} {\ text {Количество каналов}} \ notag \]

\ [V_ {out} = \ left (1+ \ frac {20 k} {5 k} \ right) \ frac {1 VDC + (- 0.2 В постоянного тока) +2 \ sin2 \ pi 100 t} {3} \ notag \]

\ [V_ {out} = 5 \ frac {0,8 В постоянного тока + 2 \ sin2 \ pi 100 t} {3} \ notag \]

\ [V_ {out} = 1,33 В постоянного тока + 3,33 \ sin2 \ pi 100 t \ notag \]

Итак, мы видим, что на выходе получается пиковая синусоидальная волна 3,33 В на смещении 1,33 В постоянного тока.

4.2.8: Дифференциальный усилитель

Пока операционный усилитель основан на дифференциальном входном каскаде, ничто не мешает вам сделать с ним дифференциальный усилитель. Применение блока на базе операционного усилителя такое же, как и у дискретной версии, рассмотренной в первой главе.По сути, конфигурация дифференциального усилителя представляет собой комбинацию инвертирующего и неинвертирующего усилителей напряжения. Кандидат показан на рисунке \ (\ PageIndex {25} \). Анализ идентичен анализу двух базовых типов, и для объединения результатов используется суперпозиция. Очевидная проблема для этой схемы состоит в том, что при использовании более низких значений возникает большое несоответствие между коэффициентами усиления. Помните, что для инвертирующего входа величина усиления равна \ (R_f / R_i \), тогда как неинвертирующий вход видит \ (R_f / R_i \) + 1.Для правильной работы коэффициенты усиления двух половинок должны быть одинаковыми. Неинвертирующий вход имеет немного большее усиление, поэтому для компенсации можно использовать простой делитель напряжения. Это показано на рисунке \ (\ PageIndex {26} \). Соотношение должно быть таким же, как соотношение \ (R_f / R_i \). Целевое усиление равно \ (R_f / R_i \), текущее усиление равно 1 + \ (R_f / R_i \), которое может быть записано как \ ((R_f + R_i) / R_i \). Для компенсации используется коэффициент усиления \ (R_f / (R_f + R_i) \).

Рисунок \ (\ PageIndex {25} \): кандидат в дифференциальный усилитель.{‘} \) равный \ (R_i \). Это позволит поддерживать примерно равное входное сопротивление между двумя половинами, если используются два разных источника входного сигнала.

После добавления делителя выходное напряжение определяется умножением дифференциального входного сигнала на \ (R_f / R_i \).

Пример \ (\ PageIndex {15} \)

Разработайте простой дифференциальный усилитель с входным сопротивлением 10 кОм на ножку и коэффициентом усиления по напряжению 26 дБ.

Прежде всего, преобразование 26 дБ в обычную форму дает 20.{‘} = 9,52 тыс. \ Notag \]

Окончательный результат показан на рисунке \ (\ PageIndex {27} \). Как вы увидите позже в шестой главе, дифференциальный усилитель занимает видное место в другой полезной схеме — инструментальном усилителе.

Рисунок \ (\ PageIndex {27} \): Разностный усилитель для примера \ (\ PageIndex {15} \).

4.2.9: Сумматор / вычитатель

Если инвертирующий и неинвертирующий суммирующие усилители объединяются с использованием топологии дифференциального усилителя, получается сумматор / вычитатель.Обычно все резисторы в сумматоре / вычитателе имеют одинаковое значение. Типичный сумматор / вычитатель показан на рисунке \ (\ PageIndex {28} \).

Рисунок \ (\ PageIndex {28} \): Сумматор-вычитатель.

Число инвертирующих входов от 1 до \ (m \) и количество неинвертирующих входов от \ (m + 1 \) до \ (n \). Схема может быть проанализирована путем объединения предыдущих доказательств уравнений от \ ref {4.9} до \ ref {4.11} с помощью теоремы суперпозиции. Детали оставлены в качестве упражнения ( Задача 4.{m} {V_ {i n_j}} \ label {4.12} \]

По сути, вы можете думать о выходном напряжении в терминах вычитания инвертирующего входного суммирования из неинвертирующего входного суммирования.

4.2.10: Регулируемый инвертор / неинвертор

Уникальный усилитель с регулируемым коэффициентом усиления показан на рисунке \ (\ PageIndex {29} \). Что делает эту схему интересной, так это то, что коэффициент усиления непрерывно изменяется от инвертирующего до неинвертирующего максимума. Например, усиление может быть установлено максимум на 10.Полный оборот потенциометра изменит коэффициент усиления от +10 до -10. Точная средняя установка даст коэффициент усиления 0. Таким образом, одна ручка регулирует как фазу, так и величину усиления.

Рисунок \ (\ PageIndex {29} \): Регулируемый инвертор / неинвертор.

Для анализа схемы см. Рисунок \ (\ PageIndex {30} \).

Рисунок \ (\ PageIndex {30} \): инверторный / неинверторный анализ.

Как и следовало ожидать, коэффициент усиления схемы определяется как отношение выходного напряжения к входному.Важно отметить, что в отличие от обычного инвертирующего усилителя величина выходного напряжения не обязательно равна напряжению на \ (R_2 \). Это связано с тем, что инвертирующий вывод операционного усилителя обычно не является виртуальной землей. Вместо этого также необходимо учитывать напряжение на \ (R_3 \). Поскольку два входа операционного усилителя должны иметь примерно одинаковый потенциал (т.е. \ (V_ {error} \) должен быть 0), напряжение на инвертирующей клемме должно быть таким же, как напряжение, снимаемое с потенциометра.Представляя коэффициент делителя напряжения потенциометра как \ (k \), находим:

\ [V_ {out} = k V_ {i n} -V_ {R2} \ label {4.13} \]

Падение на \ (R_2 \) просто \ (I_2 R_2 \). \ (I_2 \) находится по закону тока Кирхгофа и соответствующей замене резистора напряжения:

\ [I_2 = I_1 — I_3 \ notag \]

\ [I_2 = \ frac {V_ {i n} −k V_ {i n}} {R_1} — \ frac {k V_ {i n}} {R_3} \ notag \]

\ [I_2 = V_ {i n} \ left (\ frac {1 − k} {R_1} — \ frac {k} {R_3} \ right) \ notag \]

Таким образом, V_ {R2} оказывается равным

\ [V_ {R2} = V_ {i n} \ left ((1 − k) \ frac {R_2} {R_1} — k \ frac {R_2} {R_3} \ right) \ label (4.14) \]

Комбинируя уравнения \ ref {4.13} и \ ref {4.14} и затем решая для усиления, находим

\ [A_v = k− \ left ((1 − k) \ frac {R_2} {R_1} −k \ frac {R_2} {R_3} \ right) \ notag \]

\ [A_v = k− \ left (\ frac {R_2} {R_1} −k \ frac {R_2} {R_1} −k \ frac {R_2} {R_3} \ right) \ notag \]

\ [A_v = — \ frac {R_2} {R_1} + k \ left (1+ \ frac {R_2} {R_1} + k \ frac {R_2} {R_3} \ right) \ notag \]

Значение \ (R_3 \) выбрано так, чтобы \ (R_1 = R_2 || R_3 \). Это означает, что

\ [R_3 = \ frac {1} {\ frac {1} {R_1} — \ frac {1} {R_2}} \ notag \]

Подставляя это в наше уравнение усиления и упрощая, дает

\ [A_v = \ frac {R_2} {R_1} (2k − 1) \ notag \]

По сути, резисторы \ (R_1 \) и \ (R_2 \) устанавливают максимальное усиление.Потенциометр устанавливает \ (k \) от 0 до 1. Если \ (k = 1 \), то \ (A_v = R_2 / R_1 \) или максимальное неинвертирующее усиление. Когда \ (k = 0 \), то \ (A_v = — R_2 / R_1 \) или максимальное усиление инвертирования.

Инвертирование — это… Что такое Инвертирование?

Смотреть что такое «Инвертирование» в других словарях:

Значение, Синонимы, Определение, Предложения . Что такое инвертировать

Инвертировать видимость — A>V>C> Плагины к Автокад

Использование команд Invert и Похожий в строительной конструкции

Команды

Известные проблемы

Версии

Как инвертировать электродвигатель — ООО «СЗЭМО Электродвигатель»

Инвертирование электродвигателя – последовательность

Инвертирование сахара

Инвертирование сахара для браги

Что такое инвертирование сахара

Как приготовить инвертированный сахар для браги

Панель «Монитор» в настройках Универсального доступа на Mac

Определение инверта по Merriam-Webster

Инвертирующий и неинвертирующий усилители и их отличия

Что такое инвертирующий и неинвертирующий усилитель?

Что такое инвертирующий усилитель?

Что такое неинвертирующий усилитель?

Разница между инвертирующим и неинвертирующим усилителями

Часто задаваемые вопросы

Основы инвертирующего и неинвертирующего усилителя

Отрицательный отзыв

Инвертирующий усилитель

Коэффициент усиления напряжения (A) = В

Усилитель неинвертирующий

Коэффициент усиления напряжения (A) = В

Эта статья была впервые написана 7 ноября 2017 г. и обновлена ​​4 апреля 2019 г.

Разница между инвертирующим и неинвертирующим усилителями (со сравнительной таблицей)

Содержание: Инвертирующий против неинвертирующего усилителя

Таблица сравнения

Определение инвертирующего усилителя

Определение неинвертирующего усилителя

Ключевые различия между инвертирующим и неинвертирующим усилителями

Заключение

— обзор

Пример 6.1

Неинвертирующие и инвертирующие операционные усилители

4.2: Инвертирующие и неинвертирующие усилители

4.2.1: Неинвертирующий усилитель напряжения

4.2.2: Инвертирующий усилитель напряжения

Компьютерное моделирование

4.2.3: Преобразователь тока в напряжение

4.2.4: Неинвертирующий преобразователь напряжения в ток

Компьютерное моделирование

4.2.5: Инвертирующий усилитель тока

4.2.6: Суммирующие усилители

4.2.7: Неинвертирующий суммирующий усилитель

4.2.8: Дифференциальный усилитель

4.2.9: Сумматор / вычитатель

4.2.10: Регулируемый инвертор / неинвертор

Добавить комментарий Отменить ответ

Эта статья была впервые написана 7 ноября 2017 г. и обновлена 4 апреля 2019 г.