Apa keuntungan dari sirkuit opamp pembalik dari yang non-pembalik?

30

Sirkuit op amp dirancang untuk mencapai penguatan spesifik terlepas dari perbedaan antara op amp individual. Satu rangkaian yang sangat umum memiliki gain -R2 / R1. Berikut skema (dikoreksi):

membalikkan skema op amp

Konfigurasi umum lainnya memiliki gain R2 / R1 +1 dan non-pembalik:

skema non-pembalik

Yang tidak bisa saya lihat adalah mengapa ada orang yang menggunakan pembalik, kecuali untuk kasus aneh di mana Anda benar-benar ingin inversi. Yang non-pembalik memiliki impedansi input tinggi tanpa tahap input tambahan, dan gain yang hampir sama. Apakah ada manfaat dari contoh pertama?

Juga, karena contoh pertama tidak memiliki impedansi masukan yang tinggi, dapat mengambil arus signifikan untuk mengemudi. Jadi, seringkali pengikut sumber ditempatkan sebelum amplifier. Untuk konfigurasi kedua, apakah ada alasan mengapa pengikut sumber diperlukan?

Dov
sumber
2
Dalam kasus pertama (pembalik), karena ini adalah op-amp catu daya tunggal, tidakkah orang perlu memiliki "tanah virtual" VCC / 2 yang memasukkan + input, jika tidak maka outputnya akan mencoba menjadi negatif? (Saya seorang pria digital masih belajar menggunakan op-amp, jadi saya bisa dengan mudah salah tentang ini).
tcrosley
2
Anda telah menjawab pertanyaan Anda sendiri. Terkadang Anda menginginkan amplifier dengan impedansi input rendah. Misalnya, jika Anda memperkuat arus.

Jawaban:

19

Konfigurasi pembalik mampu memperoleh kurang dari 1, dan dapat digunakan sebagai mixer. Ini primer yang bagus.

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

Saya tidak tahu persis mengapa (siapa pun merasa bebas untuk berpadu), tetapi fakta bahwa umpan balik negatif memegang terminal input negatif pada 0v berarti bahwa simpul adalah tempat yang tepat untuk menjumlahkan arus, membuat rangkaian mixer layak (meskipun membalik) . Op amp juga murah dan datang dalam paket dengan lebih dari satu, jadi Anda biasanya dapat membalikkan sesuatu lagi jika "terbalik"

pengguna11311
sumber
12

Salah satu faktor yang belum disebutkan adalah bahwa beberapa op amp bekerja paling baik ketika tegangan input mode biasa dijaga dalam kisaran yang sempit. Sangat sulit untuk merancang op amp di mana sirkuit yang sama menangani tegangan mode-umum di dekat kedua rel. Biasanya, sebuah op amp tidak akan berfungsi dengan benar ketika inputnya terlalu dekat dengan salah satu rel, atau jika tidak maka akan memiliki satu set sirkuit input untuk digunakan ketika tegangan berada di dekat satu rail, set lain untuk ketika tegangan berada di dekat yang lain , dan sirkuit untuk secara otomatis beralih di antara mereka. Jika dua sirkuit input tidak cocok dengan sempurna, beralih di antara keduanya dapat mengganggu output. Menjaga tegangan mode umum pada nilai tetap menghilangkan masalah ini.

supercat
sumber
1
Memiliki tegangan mode umum yang bervariasi menciptakan distorsi, melalui mekanisme seperti modulasi panjang saluran / Efek awal di cermin saat ini yang memberi makan pasangan diferensial input. Dengan resistansi sumber besar distorsi ini bisa sangat signifikan.
Bitrex
1
Dalam buku pertamanya, Jim Williams merumuskan Aturan Williams: "sebuah prinsip sirkuit op amp presisi yang dikenal ... selalu terbalik (kecuali jika Anda tidak bisa)."
markrages
@markrages: Saya suka aturan itu. Adalah umum untuk menggunakan op amp dalam kasus-kasus di mana seseorang ingin meminimalkan arus input, dan bagi mereka konfigurasi non-pembalik biasanya adalah cara untuk pergi, tetapi jika input seseorang akan mengetahui karakteristik resistensi terbatas, itu pertanda yang baik seseorang harus gunakan konfigurasi pembalik.
supercat
1
@markrages: Anehnya, prinsip yang sama juga muncul di beberapa bidang lainnya. Misalnya, film hitam putih standar dapat diproses untuk menghasilkan film warna positif atau negatif, dan tersedia film warna positif dan negatif. Positif langsung dapat lebih baik daripada cetakan yang terbuat dari negatif, tetapi cetakan yang terbuat dari negatif lebih baik daripada cetakan yang terbuat dari positif.
supercat
Meskipun ada beberapa kasus dimana pembalikan tidak ideal. Misalnya, jika impedansi sumber Anda tinggi, Anda harus menggunakan resistor berpotensi nilai tinggi dalam hal kebisingan mungkin lebih tinggi dari yang diperlukan. Bahkan jika impedansi sumber tidak terlalu tinggi, umumnya Anda ingin meminimalkan resistansi seri. Khususnya untuk menjaga kebisingan di sirkuit audio. Jika Anda mempelajari sirkuit audio rendah noise yang sangat bagus, Anda biasanya akan menemukan resistansi seri yang sangat rendah atau bahkan tidak ada di jalur sinyal.
squarewav
5

Bagaimanapun, pembalikan bukanlah masalah. Kami bisa mendapatkan sinyal positif hanya dengan mengubah kabel. Selain itu, saya pikir menggunakan beberapa tahap amp sangat umum, dan bahkan jumlah amp pembalik membuat yang lebih besar non-pembalik.

Wikipedia memberikan beberapa kelemahan untuk konfigurasi non-pembalik: http://en.wikipedia.org/wiki/Operational_amplifier_applications#Non-inverting_amplifier

Saya tidak berpikir bahwa menempatkan buffer dalam input konfigurasi kedua memberikan keuntungan apa pun.

Serge
sumber
1
Menggunakan umpan balik positif biasanya akan membuat output "lari" ke rel positif dan kemudian tinggal di sana, pada dasarnya mengunci peristiwa tegangan output positif pertama sampai dimatikan. Ini tidak ada gunanya ketika mencoba memperkuat beberapa sinyal input yang bervariasi.
JimmyB
Bisakah Anda memasukkan kerugian yang dinyatakan dalam Wikipedia dalam jawaban Anda?
Dmitry Grigoryev
0

Sungguh, saat ini penguat pembalik yang sederhana hampir tidak memiliki keunggulan dibandingkan penguat yang tidak pembalik (tidak termasuk tidak adanya kesalahan mode umum dan, tentu saja, inversi). Tetapi di masa lalu, ketika tidak ada amplifier diferensial, ini adalah satu-satunya cara untuk membuat amplifier dengan umpan balik negatif.

Konfigurasi pembalik umum dengan berbagai elemen E1 dan E2 (resistor, kapasitor, induktor, dioda, transistor, sensor, dll.) Yang terhubung di tempat R1 dan R2, sangat berguna. Di sana op-amp menghilangkan drop tegangan yang tidak diinginkan melintasi E2 dengan tegangan output setara sehingga memberikan kondisi beban ideal (koneksi pendek) untuk E1 ... op-amp bertindak sebagai elemen dengan impedansi negatif menetralkan impedansi positif E2. Lihat lebih lanjut tentang teknik ini dalam kisah wikibook saya tentang kompensasi Tegangan .

masukkan deskripsi gambar di sini

Fantasis sirkuit
sumber