非反転アンプ入門
非反転アンプは、標準アンプのもうXNUMXつの動作モードです。 ご存知のように、一般的なアンプには、反転と非反転のXNUMXつの端子があります。 入力が非反転端子を介して供給される場合、その動作モードは非反転増幅器と呼ばれます。
非反転増幅器理論
非反転増幅器の背後にある動作原理または理論は、反転増幅器と同じであり、非反転増幅器の場合、入力は非反転端子に提供されます。 アンプは特定のゲインで出力を増幅し、それを生産に提供します。 ゲインは抵抗値に依存し、フィードバックシステムは反転増幅器に接続されてシステムに負のフィードバックを生成します。 システムには負帰還があるため、このアンプは同じ抵抗値を持つ反転アンプよりも安定性は高くなりますが、ゲインは低くなります。
非反転アンプの回路図
下の画像は、非反転アンプの回路図を示しています。 下の画像では、Vinはアンプの入力電圧、R1は一次抵抗、Rfはフィードバック抵抗、「I」はフィードバック抵抗を流れる電流です。 この画像は記事全体で非反転増幅器画像と呼ばれるため、画像を注意深く調べてください。
非反転アンプの設計
の設計 非反転アンプ 非常に単純で簡単な作業です。 最初に、オペアンプは正と-veで設定されます。 必要に応じて、基準電圧と接地接点を作成します。 ここで、非反転増幅器であるため、入力電圧は非反転で提供され、反転端子は抵抗を介してグランドに接続され、標準のフィードバック抵抗が反転増幅器に関連付けられて-veを提供します。 非反転増幅器回路のフィードバック。
非反転アンプはどのように機能しますか？
非反転増幅器は、非反転増幅器で提供される入力信号を増幅し、増幅器の設計の抵抗は、特定の数式のゲイン係数として機能します。 仮想接地により、Bポイントの電圧も「A」端に現れます。 このようにして、Aノードの電圧は入力電圧と同じになります。 この場合も、フィードバックパスと同じ電流が反転端子を流れます。
非反転増幅器の導出
非反転増幅器の方程式と他の本質的な公式を導き出しましょう。 最初に、仮想短絡がアンプに対して機能すると仮定します。
その場合、Bノードの電圧はAノードの電圧と等しくなります。
さて、VB = Vin。
したがって、VinはAノードにも表示されます。 したがって、次のように言うことができます。
VA = Vin。
出力電圧をVoと仮定します。 フィードバック抵抗はRfと言われています。 フィードバックパスを流れる電流は「I」です。 「私」は次のように書くことができます。
I =（Vo – VA）/ Rf
または、I =（Vo / Rf）–（VA / Rf）-（1）
同じ電流が反転端子を流れます。 したがって、その端末の方程式は、
I =（VA – 0）/ R1 = VA / R1 = Vin / R1-（2）
式（1）と式（2）を等しくすると、次のように書くことができます–
（Vo / Rf）–（Vin / Rf）= Vin / R1
または、Vo / Rf = Vin / R1 +（Vin / Rf）
または、Vo / Rf = Vin [（1 / R1）+（1 / Rf）]
または、Vo / Rf = Vin [（Rf + R1）/（R1 Rf）]
または、Vo = Vin [（Rf + R1）/ R1]
または、V0 = Vin [1 +（Rf / R1）]
これは、非反転アンプの最終出力です。
非反転増幅器の式
回路の最終的な出力方程式は、非反転増幅器方程式として知られています。 この式は、入力電圧と出力電圧の関係を示しています。 ゲイン係数は、式でも確認できます。
V0 = Vin [1 +（Rf / R1）]
これは非反転増幅器の式です。 Rfはフィードバック抵抗、R1は反転端子に接続された抵抗です。 これらの抵抗の値は入力電圧に影響します。 ご覧のとおり、（Rf / R1）の値が1より大きい場合、システムでゲインが得られています。 したがって、（Rf / R1）係数は可能な限り増加する必要があります。 しかし、それはある程度行うことができます。
非反転アンプVout
非反転増幅器のvoutまたは出力電圧は、増幅器のこの一連の動作が非反転増幅器と呼ばれる理由を示しています。 非反転増幅器の出力式は、V0 = Vin [1 +（Rf / R1）]として与えられます。
上記の式から、出力電圧と入力電圧が同じ動作フェーズにあることがわかります。 反転端子とは異なり、アンプの出力は逆相に反転しません。 そのため、この動作セットは非反転増幅器と呼ばれます。
非反転アンプの入力インピーダンス
理想的なオペアンプは入力インピーダンスが高いという特性を持っているため、すべてのアンプは入力インピーダンスが大きくなるように設計されています。 非反転アンプも例外ではありません。 これらは、動作時に高い入力インピーダンスを示します。
非反転増幅器のゲイン
アンプの出力は、入力にゲインを掛けたものです。 アンプのゲインは、抵抗値とアンプのフィードバックの種類によって異なります。 負帰還システムの場合、ゲインが減少し、システムの安定性が向上します。正帰還システムの場合、ゲインは高くなりますが、システムの強度は低下します。
方程式の場合： Vout = k * Vin、kは増幅器のゲインです。
（注意点：ゲインは、供給された入力電圧に対する出力電圧の比率です。そのため、単位はありません。）
非反転アンプゲイン
非反転増幅器のゲインとは何かについては、前に説明しました。 非反転増幅器のゲインの正確な式を見つけましょう。
アンプの出力電圧の一般式は次のとおりです。 Vout = k * Vin。
O / Pequn として定式化された非反転増幅器の
V0 = [1 +（Rf / R1）] * Vin。
したがって、kは、上記のXNUMXつの式を比較することによって計算できます。
k = [1 +（Rf / R1）]。
この抵抗の表現は非反転増幅器のゲインとして知られており、これから、Rf = R1、Vo = 2 * Vinの場合に観察できます。 したがって、入力電圧は2倍に増幅されます。（Rf / R1）比は通常、ゲインを制御します。 Rfを大きくすると、ゲイン値が大きくなります。
非反転オペアンプの負のゲイン
非反転のゲインの詳細な分析 オペアンプ 以前に行われます。 非反転オペアンプの負のゲインは、アンプの正確なゲインと呼ばれます。 オペアンプには負帰還が提供されているため、異なる命名法が与えられています。 この用語は誤解を招く可能性がありますが、多くの読者は、非反転増幅器が負の大きさのゲインを提供することを示していると考えています。
非反転アンプ伝達関数
システムの伝達関数は、各入力の出力を記述または提供するプロセスを指します。 アンプはXNUMXつの入力を受け取り、それらを増幅するため、伝達関数は同じものを反映します。 伝達関数は次のように記述できます。
Vo=k*Vi
ここで、VoとViはXNUMXつの入力であり、kはゲインです。
非反転アンプブレッドボード
非反転アンプの機能を実際に観察して調べるには、PCBまたはブレッドボードを使用して回路を作成する必要があります。 実験にはいくつかの機器が必要です。 それらは以下にリストされています。
- 1キロオームとXNUMXキロオームの抵抗。
- IC741
- 接続線
- CRO
- パンこね台
- DC電圧供給
ブレッドボードの接続は以下のとおりです。 機器を正しく接続し、CROの出力波形を観察します。
非反転増幅器の帯域幅
非反転増幅器の帯域幅について学ぶ前に、増幅器の帯域幅を教えてください。 帯域幅は、増幅器の増幅器が70.7％を超える周波数の範囲として言及されています。
非反転増幅器の帯域幅は、ゲイン帯域幅積を考慮し、それを非反転ゲインで除算することによって決定されます。
非反転増幅器の位相シフト
通常、位相シフトは入力信号の大きさの変化と呼ばれます。 ブラックボックスがあり、+ 5 Vの入力信号を提供します。ここで、出力として-10 Vを受信すると、ブラックボックス内に位相シフトがあります。 同じことがアンプにも起こります。 非反転増幅器に入力を提供するため、出力電圧の電圧の位相に変化はありません。 つまり、0があると言えますo 出力の変化。 反転端子の場合、位相シフトは-180です。o.
非反転加算増幅器のゲイン
加算アンプは、入力電圧の増幅された加算を出力として提供します。 以下の回路では、非反転を作成したいので、アンプの非反転端子に V1 と V2 として XNUMX つの入力電圧を与えています。 加算増幅器.
重ね合わせの理論を適用してノードの電圧を決定し、フィードバック分岐と反転端子分岐からの電流値を等しくします。
出力式は次のようになります。Vout= [1 +（Rf / Ra）] * [（V1 + V2）/ 2]
したがって、非反転加算増幅器のゲインは[1 +（Rf / Ra）]であり、これは一般的な非反転増幅器と同様です。
非反転アンプの応用| 非反転アンプを使用しています。
- 非反転アンプの重要なアプリケーションのXNUMXつは、高い入力インピーダンスを提供することであり、この非反転オペアンプはこれに非常に効率的です。
- 非反転オペアンプは、カスケードされたコース内の小さな回路と複雑なコースを区別するために使用されます。
- これらは、さまざまなゲインの考慮にも使用されます。
非反転アンプは何に使用されますか？
非反転アンプは、高インピーダンス値と負帰還とゲインによる安定性の向上のために使用されます。 出力にゲインまたは抵抗を与える非反転増幅器の特性により、カスケードシステムの回路微分で有名になりました。
反転アンプと非反転アンプのノイズ
反転増幅器は、非反転増幅器よりも多くのノイズゲインを提供します。 これは、電流源と電圧源が出力に対して異なるゲイン値を見つけるために発生します。 ノイズゲインは、アンプの性能を測定するための非常に重要なパラメータです。
非反転バッファアンプ
非反転バッファアンプまたはバッファアンプ、またはバッファオペアンプは、非反転アンプを介して唯一の入力を受け取り、ユニットゲインを提供する特定のタイプのオペアンプです。 反転端子が短絡し、出力が負帰還を生成します。 このようなアンプは、高い入力インピーダンス、低い出力インピーダンス、および高い電流収入を提供します。
バッファは、回路ブレーカーまたは入力の負荷を回避するために使用されます。
コンデンサ付き非反転アンプ
非反転増幅器にコンデンサを追加して、さまざまな伝達関数を実装できます。 コンデンサは、非反転増幅器を積分器または微分器にすることができます。
コンデンサを使用して、非反転増幅器をAC結合回路または「半分供給されたレール」に変換することもできます。
基準電圧を備えた非反転アンプ
非反転増幅器は、基準電圧で構成されています。 基準電圧は出力の限界であるため、オペアンプには不可欠です。 増幅器は、正の基準電圧を超えたり、負の基準電圧を下回ったりすることはできません。
よくある質問
1.非反転アンプは何に使用されますか？
回答： 非反転アンプは、高インピーダンス値と負帰還とゲインによる安定性の向上のために使用されます。 出力にゲインまたは抵抗を与える非反転増幅器の特性により、カスケードシステムの回路微分で有名になりました。
2.反転アンプと非反転アンプのどちらが優れていますか？
回答： 非反転増幅器よりも反転増幅器の方が好ましい。 スルーレートと標準モード除去比（CMRR）は、非反転増幅器よりも反転増幅器の方が高くなります。
3.非反転増幅器の波形を描きます。
回答： 以下の画像は、非反転増幅器の波形を示しています。 出力が増幅され、入力と同じ位相にあることがわかります。
4.反転増幅器はどのアプリケーションに使用され、非反転増幅器はどのアプリケーションに使用されますか？
回答: ユーザーがより高いゲイン、より良いスルーレート、より良いCMRRを必要とするアプリケーションは、反転増幅器を選択します。 また、ユーザーがシステムのより高い動的安定性を必要とする場合は、非反転増幅器を選択する必要があります。
5.非反転とは対照的に、反転増幅器の利点は何ですか？
回答： 反転増幅器は、非反転増幅器よりも多くのゲイン、優れたスルーレート、高いCMRRを提供します。
6.線形領域で動作する非反転増幅器の一般的な条件は何ですか？
回答： Rsは標準的な入力抵抗、Rfはフィードバック抵抗、Vccは飽和電圧、Vgは基準電圧であると考えてみましょう。 理想的なオペアンプの線形領域で動作するための条件は次のとおりです。
（Rs + Rf）/ Rs> | Vcc / vg |
7.仮想接地が非反転増幅器に適用されないのはなぜですか？
回答： 学習者は頻繁に質問をしますが、問題自体に技術的な欠陥があります。 仮想接地はアンプの特性ですが、実際に適用できる法令ではありません。 さて、非反転端子の場合、回路にノードが存在しないため、良くありません。
8.反転および非反転オパムのIP抵抗が無限であるのはなぜですか？
回答： 非反転の入力抵抗 オペアンプ は無限大ですが、実際には、このインピーダンスの値が大きくなると、実際に流れる電流は少なくなります。 この条件は、オペアンプが週信号を効率的に実行および増幅するために必要です。
9.非反転アンプのフィードバック抵抗に電圧がかからないのはなぜですか？
回答： カプチーノを作る際に、TDS値がXNUMX％のエスプレッソをXNUMXグラムで抽出し、XNUMX％の脂肪分、XNUMX％の乳糖、XNUMX％のタンパク質で構成された牛乳をスチームし、全体でXNUMXグラムの液量のカプチーノを作りました。 このミルクドリンクの中に溶解性／不溶性成分は合わせてどれだけ含まれているでしょうか？ 電圧フォロワ非反転回路、電圧降下なし 反転端子の両端で、理想的なケースでは、抵抗に電流が流れないようにする必要があります。
10. OPアンプの非反転アンプの場合、フィードバック抵抗値を入力抵抗値より大きくする必要があるのはなぜですか？
回答： 非反転増幅器のゲインは[1+（Rf / Ra）]として与えられます。 Rf（フィードバック抵抗）を増やすと、システム全体のゲインが上がることがわかります。 そのため、フィードバック抵抗値は入力抵抗値よりも優れた値に保たれます。
11.非反転アンプに正帰還コンデンサを追加したい場合はどうなりますか？ ノイズと位相マージンはどうですか？
回答: 非反転アンプに正帰還コンデンサを追加すると、回路はマルチバイブレータとして機能します。 RC値は発振を制御します。 ノイズと位相マージンはそれほど重要ではありません。
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