Elektronik Komponenten: Closed-Loop-Verstärker - Dummies

Open-Loop-Operationsverstärker-Schaltungen sind als elektronische Verstärker nicht sehr nützlich, da sie so leicht gesättigt sind. Um einen Operationsverstärker als Verstärker nützlich zu machen, müssen Sie ihn in einem Rückkopplungskreis verwenden, der die Verstärkung auf einen überschaubaren Wert reduziert, so dass Eingangsspannungen, die nutzbar (und sogar messbar!) Sind, verstärkt werden können. zuverlässig.

Sie kennen das Konzept von Feedback wahrscheinlich bereits. Sie saßen wahrscheinlich in einem Auditorium und hörten zu, wie jemand in ein Beschallungssystem sprach, als plötzlich ein durchdringendes Kreischen aus den Lautsprechern kam. Dieses Kreischen war eine Rückmeldung. Im Falle des Beschallungssystems nahm das Mikrofon einen Teil der Ausgabe von den Lautsprechern auf und schickte sie wieder durch den Verstärker zurück. Das Ergebnis war ein nerviges, schrilles Quietschen.

Nicht alle Rückmeldungen sind schlecht. In einer Operationsverstärker-Verstärkerschaltung wird eine Rückkopplung verwendet, um die enorme Verstärkungsverstärkung im offenen Regelkreis auf eine besser handhabbare Verstärkung wie etwa 10 zu reduzieren. Dazu wird das Ausgangssignal über die V _{+ Diese Art von Schaltung wird als}

Closed-Loop-Verstärker bezeichnet, weil zwischen dem Ausgang und dem Eingang ein geschlossener Schaltkreis existiert. (Jetzt verstehen Sie, warum eine Operationsverstärkerschaltung ohne die Rückkopplungsschleife ein offener Schleifenverstärker genannt wird. )

Die gebräuchlichste Op-Amp-Konfiguration wird als

invertierender Verstärker bezeichnet, da die Spannung des Ausgangs der Spannung des Eingangs entgegengesetzt ist. In einer invertierenden Verstärkerschaltung arbeitet das Eingangssignal auf dem Weg zum Eingang V

- _{durch einen Widerstand und der Ausgang wird über einen zweiten Widerstand in den V- Eingang zurückgeschleift. Diese Widerstände sind mit R1 und R2 bezeichnet. Sie können die Gesamtspannungsverstärkung der Schaltung mit dieser Formel leicht berechnen:}

Hier wird die Verstärkung mit A

CL _{bezeichnet (} CL steht für mit geschlossener Schleife ). Wenn R1 1 k ist und R2 10 k ist, beträgt die Spannungsverstärkung der Schaltung -10. Dann ist die Eingangsspannung +0. 5 V beträgt die Ausgangsspannung -5 V (0,5-10).

Beachten Sie, dass das negative Vorzeichen in einer invertierenden Verstärkerschaltung erforderlich ist, so dass positive Eingänge negative Ausgänge liefern und umgekehrt.

Ein Closed-Loop-Verstärker kann auch als nicht-invertierender Verstärker

ausgelegt sein, bei dem die Ausgangsspannung nicht umgekehrt wird. Um dies zu tun, drehen Sie einfach die Eingänge um. Anstatt die Eingangsspannung über einen Widerstand mit V - zu verbinden und V ₊ zu erden, erden Sie V _- über einen Widerstand und schließen die Eingangsspannung an V < + _{.Die Rückkopplungsschaltung ist die gleiche; Der Ausgang ist über den Widerstand R2 mit dem V- Eingang verbunden.} Die Formel zur Berechnung der Verstärkung für einen nichtinvertierenden Verstärker unterscheidet sich ein wenig von der Formel für einen invertierenden Verstärker: _{Wenn R1 1 k und R2 10 k beträgt, ist die Verstärkung 11. Daher ist eine Eingangsspannung von +0. 5 V führen zu einer Ausgangsspannung von +5. 5 V.}