Ujemna sprzężenie zwrotne w wzmacniaczu operacyjnym i wzmocnienie w pętli zamkniętej wzmacniacza operacyjnego
Ujemna sprzężenie zwrotne w przetworniku operacyjnym
Uzyskujemy ujemne sprzężenie zwrotne w przetworniku operacyjnym poprzez połączenie wyjściowego terminalu przetwornika operacyjnego z jego inwerującym wejściowym terminalem przez odpowiedni opór, jak pokazano poniżej.
Wzmocnienie przetwornika operacyjnego z ujemnym sprzężeniem zwrotnym nazywane jest wzmocnieniem zamkniętego obwodu.
Wzmocnienie zamkniętego obwodu przetwornika operacyjnego
Gdy podłączamy opór sprzężenia zwrotnego i opór szeregowy do inwerującego wejścia przetwornika operacyjnego, jak pokazano na powyższym rysunku, wzmocnienie systemu staje się negatywną proporcją oporu sprzężenia zwrotnego do oporu wejściowego. Przetwornik operacyjny ma własne wzmocnienie. W praktyce jest ono bardzo duże, a idealnie jest nieskończone. Możemy nałożyć określone wzmocnienie na system, niezależnie od własnego wzmocnienia przetwornika operacyjnego (wzmocnienia otwartego obwodu). Robimy to wybierając odpowiednie wartości szeregowego oporu wejściowego (Ri) i oporu sprzężenia zwrotnego (Rf). Wzmocnienie systemu przetwornika operacyjnego powinno wynosić
Aby zrozumieć wzmocnienie zamkniętego obwodu przetwornika operacyjnego 741, przeanalizujmy przykład. Przetwornik operacyjny 741 ma następujące parametry.
Parametr |
Wartość |
Wzmocnienie otwartego obwodu |
2 × 105 |
Opor wejściowy |
2 MΩ |
Opor wyjściowy |
5 Ω |
Obliczmy wzmocnienie zamkniętego obwodu przetwornika operacyjnego, gdy podłączymy opór 10 kΩ szeregowo do inwerującego wejścia i opór 20 kΩ jako ścieżkę sprzężenia zwrotnego.
Równoważny obwód przetwornika operacyjnego z źródłem wejściowym będzie wyglądał tak, jak pokazano poniżej,
Załóżmy, że napięcie w węźle 1 wynosi v. Teraz zastosujmy prawo Kirchhoffa dla prądów w tym węźle. Otrzymujemy,
Teraz zastosujmy prawo Kirchhoffa dla prądów w węźle 2. Otrzymujemy,
Teraz, z rysunku wynika, że,
Z równania (i) i (ii) otrzymujemy,
Zatem, wzmocnienie otwartego obwodu przetwornika operacyjnego wynosi 2 × 105.
Z kolei wzmocnienie zamkniętego obwodu wynosi tylko 2.
Weźmy kolejny przykład wzmocnienia zamkniętego obwodu przetwornika operacyjnego.
Równoważny obwód powyższego obwodu przetwornika 741 można przedstawić jako,
Teraz, załóżmy, że napięcie w węźle 1 wynosi v, zastosujmy prawo Kirchhoffa dla prądów w węźle 1. Otrzymujemy,
