Operativno pojačalo? Vrlo je jednostavno! Op-amp neinvertirajuće pojačalo. Princip rada
Dobar dan svima. U prošlom članku sam govorio o ishrani. U ovom članku govorit ću o upotrebi Op-pojačalo u linearnim kolima.
Pratilac napona
Prvo kolo o kojem ću govoriti je pojačivačko kolo unity gain (unity amplifier) ili tzv. Krug ovog pojačala je prikazan ispod.
Unity pojačalo pojačanja (sleditelj napona).
Ovo kolo je modifikacija, razlika je u tome što na invertirajućem ulazu nema povratnog otpornika i otpornika. Dakle, napon sa izlaza op-pojačala se u potpunosti dovodi na invertujući ulaz op-pojačala, te je, posljedično, koeficijent prijenosa povratne sprege jednak jedan (β = 1).
kao što je poznato, ulazna impedansa Povratna povratna sprega je definirana sljedećim izrazom
- gdje je R BX ulazna impedansa OS bez OS,
Tada će za sljedbenik napona ulazni otpor izgledati ovako
Izlazna impedansa operativnog pojačala s povratnom spregom je sljedeći izraz
- gdje je R BYX ulazna impedansa OS-a bez OS-a,
- β je koeficijent prijenosa OS kola,
- K je dobit OS-a bez OS-a.
Budući da sljedbenik napona ima koeficijent prijenosa povratne sprege jednak jedan (β = 1), izlazni otpor će imati sljedeći oblik
Primjer proračuna parametara sljedbenika napona
Na primjer, izračunajmo sljedbenik napona na op-pojačalu, koji ima pojačanje od K U = 80 (38 dB) na traženoj frekvenciji, ulazna impedancija R BX = 500 kOhm, izlazna impedansa R BYX = 300 Ohm.
Ulazna impedansa sledbenika napona će biti
Izlazna impedansa sljedbenika napona će biti
Nedostaci najjednostavnijeg strujnog kola napona
Zbog činjenice da se pojačanje operativnog pojačala s otvorenim krugom OS mijenja s frekvencijom (sa povećanjem frekvencije, pojačanje se smanjuje), tako da ulazni i izlazni otpori također ovise o frekvenciji (sa povećanjem frekvencije, ulazni otpor se smanjuje, a izlazni otpor raste).
Ako ulazni signal ima dovoljno veliku istosmjernu komponentu i značajno kolebanje amplitude, tada može nastati situacija kada će granica uobičajenih ulaznih napona biti prekoračena. Da bi se eliminisao ovaj problem, signal se mora primijeniti na neinvertirajući ulaz kroz kondenzator za razdvajanje, a otpornik mora biti povezan između neinvertirajućeg ulaza i mase, međutim, ovaj otpornik će utjecati na ulazni otpor repetitora.
Drugi način za poboljšanje parametara sljedbenika napona, koji preporučuju proizvođači op-pojačala, je uključivanje otpornika sa istim otporom u OS kolo i između neinvertirajućeg ulaza i „uzemljenja“. U ovom slučaju, pojačanje op-pojačala će također biti jednako jedinici, ali će ulazni i izlazni otpor ovisiti o vanjskim otpornicima, a ne o parametrima op-pojačala.
Najefikasniji način za poboljšanje parametara jednog pojačala je kolo u kojem se, nakon kruga pratioca napona, uključuje pojačalo snage koje daje veliku izlaznu struju. U ovom slučaju, pojačanje napona će biti približno jedinica, a struja povratne sprege je određena karakteristikama pojačala snage (ulazni i izlazni otpori se množe sa pojačanjima oba pojačala).
Neinvertujuće pojačalo
Nakon analize sljedbenika napona, koji je, u stvari, neinvertujuće pojačalo s pojačanjem jednakim jedinici, prijeđimo na razmatranje neinvertirajućeg pojačala s proizvoljnim pojačanjem. Ovaj tip pojačala karakteriše činjenica da ima visoku ulaznu i nisku izlaznu impedanciju, shema pojačala je prikazana u nastavku.
Šematski dijagram neinvertujućeg pojačala.
Ovo kolo je jedno od standardnih kola za uključivanje operacionih pojačala i sadrži op-pojačalo DA1, prednaponski otpornik R1 i povratni otpornik R2. Operativno pojačalo u ovom kolu je pokriveno serijskom povratnom spregom, a pojačanje povratnog kola će biti
Tada će ulazna impedancija neinvertujućeg pojačala biti
R BX.OU - ulazna impedansa OS sa otvorenim OS kolom,
TO OU - koeficijent pojačanja op-amp sa otvorenim OS krugom.
Izlazna impedansa neinvertujućeg pojačala može se izračunati iz sljedećeg izraza
R IZLAZ - OU izlazna impedansa sa otvorenim OS kolom.
Pojačanje neinvertujućeg pojačala
Ovaj tip pojačala ima određeni nivo ulaznog ofset napona UCM, tako da se ovo kolo može primeniti tamo gde nivo ulaznog ofset napona nema značajan uticaj. Nivo prednapona na ulazu će biti
Primjer izračunavanja neinvertirajućeg pojačala
Računamo neinvertujuće pojačalo, koje treba da obezbedi pojačanje od K = 10. Kao op-pojačalo koristimo K157UD2, koji ima sledeće parametre: pojačanje (na frekvenciji od 1 kHz) K = 1800 (65 dB) , ulazna impedansa R BX.OU = 500 kOhm, izlazni otpor R OUT.OU = 300 Ω, prednapon U CM = 10 mV, ulazna struja I IN ≤ 500 nA. Ulazni signal ima nivo U IN = 40 mV.
Neinvertujući sabirač
Nastavljajući temu neinvertirajućih pojačala, govorit ću o neinvertirajućem sabiraču koji obavlja funkciju sabiranja ulaznih signala i nalazi svoju primjenu kao linearni mikseri signala (mikseri), na primjer, kada je potrebno kombinirati signale iz više izvora i napaja se na ulaz pojačala snage. Kolo neinvertujućeg sabirača je prikazano ispod.
Ovo kolo je neinvertujuće pojačalo sa dva ulaza i sastoji se od op-pojačala DA1, strujno ograničavajućih ulaznih otpornika R1 i R2, otpornika za pristrasnost R3 i otpornika povratne sprege R4.
Za ovo kolo, osnovni odnosi odgovaraju krugu jednostavnog neinvertujućeg pojačala, uzimajući u obzir činjenicu da ulazni napon u kolu odgovara srednjem naponu ulaznih terminala
A otpor otpornika mora ispunjavati sljedeći uvjet
Pojačanja za različite kanale određena su sljedećim izrazom
RN je otpor ulaznog otpornika,
K N je pojačanje odgovarajućeg kanala pojačanja.
Glavni nedostatak neinvertujućeg sklopa sabirača je nedostatak nulte potencijalne tačke, tako da pojačanje na različitim ulazima nije nezavisno. Ovaj nedostatak se manifestuje u slučajevima kada je unutrašnji otpor izvora ulaznog napona ili samo jedan od njih približno poznat ili se menja tokom rada.
Teorija je dobra, ali teorija bez prakse samo trese vazduh.
Put od deset hiljada milja počinje prvim korakom.
(kineska poslovica)
Bilo je to uveče, nije bilo šta da se radi... I tako sam odjednom poželeo nešto da zalemim. Nekako... Elektronski!.. Lemljenje - pa lemljenje. Računar je dostupan, internet je povezan. Mi biramo šemu. I odjednom se ispostavlja da su sheme za zamišljenu temu vagon i mala kolica. I svi su različiti. Nema iskustva, malo znanja. Koju odabrati? Neki od njih sadrže neke vrste pravokutnika, trokuta. Pojačala, pa čak i operativna... Kako rade nije jasno. Stra-a-ašno!.. Šta ako izgori? Biramo ono što je jednostavnije, na poznatim tranzistorima! Izabrao, zalemio, uključio ... POMOĆ !!! Ne radi!!! Zašto?
Da, jer "Jednostavnost je gora od krađe"! To je kao kompjuter: najbrži i najsofisticiraniji - igranje igara! A za kancelarijski rad dovoljno je najjednostavnije. Isto je i sa tranzistorima. Lemljenje kruga na njima nije dovoljno. Još uvijek morate znati kako ga postaviti. Previše "zamki" i "grablja". A to često zahtijeva iskustvo koje nikako nije početni nivo. Pa šta, prekinuti uzbudljivu aktivnost? Nikako! Samo se nemojte plašiti ovih "trouglova-pravougaonika". Ispostavilo se da je u mnogim slučajevima mnogo lakše raditi s njima nego s pojedinačnim tranzistorima. AKO ZNATE - KAKO!
Evo ga: razumijevanje kako to funkcionira operacioni pojačivač(OU, ili na engleskom OpAmp) sada ćemo uraditi. Istovremeno ćemo njegov rad smatrati doslovno „na prstima“, praktično bez upotrebe ikakvih formula, osim možda, osim zakona Ohmovog djeda: „Struja kroz dio kola ( I) je direktno proporcionalan naponu na njemu ( U) i obrnuto proporcionalno njegovom otporu ( R)»:
I=U/R. (1)
Za početak, u principu, nije toliko važno kako je točno op-pojačalo raspoređeno unutra. Uzmimo samo kao pretpostavku da se radi o "crnoj kutiji" sa nekakvim punjenjem. U ovoj fazi nećemo razmatrati parametre op-ampa kao što su „napon prednapona“, „napon pomaka“, „odnos temperature“, „karakteristike buke“, „koeficijent supresije zajedničkog moda“, „koeficijent suzbijanja talasa napona napajanja “, “propusnost” i tako dalje. Svi ovi parametri bit će važni u sljedećoj fazi njegovog proučavanja, kada se osnovni principi njegovog rada "slože" u glavi, jer "na papiru je bilo glatko, ali zaboravio na jaruge" ...
Za sada samo pretpostavimo da su parametri op-pojačala blizu idealnih i razmotrimo samo koji će signal biti na njegovom izlazu ako se neki signali primjenjuju na njegove ulaze.
Dakle, operaciono pojačalo (op-amp) je diferencijalno pojačalo jednosmerna struja sa dva ulaza (invertujući i neinvertujući) i jednim izlazom. Osim njih, op-amp ima strujne vodove: pozitivne i negativne. Ovih pet zaključaka nalazi se u skoro bilo koji OS i suštinski su neophodni za njegov rad.
Op-amp ima ogroman dobitak, najmanje 50.000 ... 100.000, ali u stvarnosti - mnogo više. Stoga, kao prvu aproksimaciju, možemo čak pretpostaviti da je jednako beskonačnosti.
Izraz "diferencijalni" ("različit" je s engleskog preveden kao "razlika", "razlika", "razlika") znači da na izlazni potencijal op-ampa utiče isključivo razlika potencijala između njegovih ulaza, bez obzira od njih apsolutno značenje i polaritet.
Termin "DC" znači da op-pojačalo pojačava ulazne signale počevši od 0 Hz. Gornji frekvencijski opseg ( frekvencijski opseg) signala koji se pojačavaju pomoću op-pojačala ovisi o mnogim faktorima, kao što su frekvencijske karakteristike tranzistora od kojih se sastoji, pojačanje kola izgrađenog pomoću op-pojačala, itd. Ali ovo pitanje je već izvan okvira početnog upoznavanja s njegovim radom i neće se ovdje razmatrati.
Ulazi za op-amp imaju vrlo visoku ulaznu impedanciju jednaku desetinama/stotinama MegaOhma, ili čak GigaOhma (a samo u nezaboravnom K140UD1, pa čak iu K140UD5 bio je samo 30...50 kOhm). Tako visoka impedansa ulaza znači da oni gotovo da nemaju utjecaja na ulazni signal.
Stoga, uz visok stepen aproksimacije teorijskom idealu, možemo pretpostaviti da struja ne teče u ulaze op-pojačala . Ovo - prvo važno pravilo koje se primjenjuje u analizi OS radi. Molimo zapamtite dobro o čemu se radi samo sama OU, ali ne sheme sa njegovom upotrebom!
Šta znače pojmovi "invertiranje" i "neinvertiranje"? U odnosu na šta je određena inverzija i, općenito, kakva je to "životinja" - inverzija signala?
Prevedeno s latinskog, jedno od značenja riječi "inversio" je "omatanje", "prevrat". Drugim riječima, inverzija je zrcalna slika ( zrcaljenje) signal u odnosu na horizontalnu osu X(vremenska osa). Na sl. 1 prikazuje neke od mnogih opcije inverzija signala, gdje je direktni (ulazni) signal označen crvenom bojom, a invertirani (izlazni) plavom bojom.
Rice. 1 Koncept inverzije signala
Posebno treba napomenuti da je do nulte linije (kao na slici 1, A, B) inverzija signala nije vezano! Signali mogu biti inverzni i asimetrični. Na primjer, oba su samo u području pozitivnih vrijednosti (slika 1, B), što je tipično za digitalne signale ili sa unipolarnim napajanjem (o tome će biti riječi kasnije), ili su oba djelomično u pozitivnim i djelomično u negativnim regionima (sl. 1, B, D). Moguće su i druge opcije. Glavni uslov je njihovo obostrano spekularnost u odnosu na neki proizvoljno odabrani nivo (na primjer, umjetna središnja tačka, o čemu će također biti riječi kasnije). Drugim riječima, polaritet signal takođe nije odlučujući faktor.
Predstavite OU na dijagramima kola na različite načine. U inostranstvu su se ranije prikazivali OS, a i sada se vrlo često prikazuju u obliku jednakokračnog trougla (sl. 2, A). Invertirajući ulaz je označen simbolom minus, a neinvertujući ulaz je označen simbolom plus unutar trougla. Ovi simboli uopće ne znače da potencijal na odgovarajućim ulazima mora biti pozitivniji ili negativniji nego na drugom. Oni jednostavno pokazuju kako izlazni potencijal reagira na potencijale primijenjene na ulaze. Kao rezultat toga, lako ih je pobrkati sa strujnim vodovima, što može biti neočekivana "grablja", posebno za početnike.
Rice. 2 varijante uslovnih grafičkih slika (UGO)
operacionih pojačivača
U sistemu domaćih uslovnih grafičkih slika (UGO) pre stupanja na snagu GOST 2.759-82 (ST SEV 3336-81), OU su takođe bile prikazane kao trougao, samo invertni ulaz - sa simbolom inverzije - krug na presjek izlaza s trokutom (slika 2, B), a sada - u obliku pravokutnika (slika 2, C).
Prilikom označavanja operacijskog pojačala na dijagramima, invertirajući i neinvertirajući ulazi mogu se zamijeniti ako je to zgodnije, međutim, tradicionalno, invertirajući ulaz je prikazan na vrhu, a neinvertirajući ulaz na dnu. Utičnice, po pravilu, uvijek imaju jedini način(pozitivna na vrhu, negativna na dnu).
Op-pojačala se gotovo uvijek koriste u krugovima s negativnom povratnom spregom (NFB).
Povratna informacija je efekat primjene dijela izlaznog napona pojačala na njegov ulaz, gdje se algebarski (podložno znaku) dodaje ulaznom naponu. Princip sumiranja signala će biti razmotren u nastavku. U zavisnosti od toga koji ulaz op-pojačala, invertujući ili neinvertujući, OS se napaja, postoji negativna povratna sprega (NFB), kada se deo izlaznog signala primeni na invertujući ulaz (Sl. 3, A) ili pozitivna povratna sprega (PIC), kada se dio izlaznog signala dovodi na neinvertirajući ulaz (slika 3, B).
Rice. 3 Princip formiranja povratnih informacija (OS)
U prvom slučaju, pošto je izlaz inverzan ulazu, on se oduzima od ulaza. Kao rezultat toga, ukupni dobitak pozornice je smanjen. U drugom slučaju, dodaje se na ulaz, povećava se ukupni dobitak kaskade.
Na prvi pogled može izgledati da POS ima pozitivan učinak, a OOS je potpuno beskoristan poduhvat: zašto smanjiti dobit? To je upravo ono što su američki ispitivači patenata mislili kada je 1928. Harold S. Black pokušao patentirati OS. Međutim, žrtvujući pojačanje, značajno poboljšavamo druge važne parametre kola, kao što su njegova linearnost, frekvencijski opseg, itd. Što je FOS dublji, to manje karakteristike cijelog kola zavise od karakteristika op-pojačala.
Ali POS (s obzirom na vlastito ogromno pojačanje op-pojačala) ima suprotan učinak na karakteristike kola i najneugodnije je to što uzrokuje njegovo samopobuđenje. On se, naravno, i svjesno koristi, na primjer, u generatorima, komparatorima sa histerezom (više o tome kasnije), itd., ali u opšti pogled njegov uticaj na rad kola pojačala sa operativnim pojačalima je prilično negativan i zahteva veoma detaljnu i razumnu analizu njegove primene.
Budući da OS ima dva ulaza, moguće su sljedeće glavne vrste njegovog uključivanja pomoću OS-a (slika 4):
Rice. 4 Osnovne šeme za uključivanje OS
A) invertovanje (Sl. 4, A) - signal se primenjuje na invertujući ulaz, a neinvertujući je direktno povezan na referentni potencijal (ne koristi se);
b) neinvertirajući (Sl. 4, B) - signal se primenjuje na neinvertujući ulaz, a invertujući je direktno povezan na referentni potencijal (ne koristi se);
V) diferencijal (Sl. 4, B) - signali se unose na oba ulaza, invertujući i neinvertujući.
Za analizu rada ovih šema treba uzeti u obzir sekunda najvažniji pravilo, kojem podliježe rad OS-a: Izlaz op-pojačala ima tendenciju da ima nultu razliku napona između njegovih ulaza..
Međutim, svaka formulacija mora biti neophodno i dovoljno da se ograniči čitav podskup slučajeva koji mu se povinuju. Gornja formulacija, uz sav svoj „klasicizam“, ne daje nikakvu informaciju o tome na koje ulaze izlaz „želi da utiče“. Na osnovu toga, ispada da op-amp izgleda izjednačava napone na svojim ulazima, primjenjujući napon na njih odnekud "iznutra".
Gledajući pažljivo dijagrame na sl. 4, možete vidjeti da se OOC (kroz Rooc) u svim slučajevima pokreće sa izlaza samo na invertujući ulaz, što nam daje razlog da preformulišemo ovo pravilo na sledeći način: Napon uključen izlaz op-pojačala, pokriven OOS-om, teži da osigura da je potencijal na invertirajućem ulazu jednak potencijalu na neinvertirajućem ulazu.
Na osnovu ove definicije, "vodeći" pri bilo kom uključivanju OA sa OOS je neinvertujući ulaz, a "slave" je invertujući.
Kada se opisuje rad operativnog pojačala, potencijal na njegovom invertirajućem ulazu se često naziva "virtuelna nula" ili "virtualna srednja tačka". Prevod latinske riječi "virtus" znači "imaginarni", "imaginarni". Virtuelni objekat se ponaša slično ponašanju sličnih objekata materijalne stvarnosti, odnosno za ulazne signale (zbog dejstva FOS-a), invertujući ulaz se može smatrati direktno povezanim na isti potencijal kao i neinvertujući ulaz. Međutim, "virtualna nula" je samo poseban slučaj koji se odvija samo sa bipolarnim napajanjem op-pojačala. Kada se koristi unipolarno napajanje (o čemu će biti riječi u nastavku), iu mnogim drugim sklopnim krugovima, neće biti nula ni na neinvertirajućim niti na invertirajućim ulazima. Stoga, složimo se da ovaj termin nećemo koristiti, jer ometa početno razumijevanje principa rada OS-a.
Sa ove tačke gledišta, analiziraćemo šeme prikazane na Sl. 4. Istovremeno, da bismo pojednostavili analizu, pretpostavit ćemo da su naponi napajanja i dalje bipolarni, jednaki jedni drugima po vrijednosti (recimo, ± 15 V), sa srednjom tačkom (zajednička magistrala ili „zemlja“), relativna kojima ćemo računati ulazni i izlazni napon. Osim toga, analiza će se vršiti u jednosmjernoj struji, jer. promjenjivi naizmjenični signal u svakom trenutku može se također predstaviti kao uzorak vrijednosti jednosmjerne struje. U svim slučajevima, povratna informacija preko Rooc-a je povezana sa izlaza op-pojačala na njegov invertujući ulaz. Razlika je samo u tome na koji se od ulaza primjenjuje ulazni napon.
A) invertovanje uključivanje (slika 5).
Rice. 5 Princip rada op-amp u invertirajućoj vezi
Potencijal na neinvertirajućem ulazu je nula, jer povezan je sa središnjom tačkom ("zemljom"). Ulazni signal jednak +1 V u odnosu na srednju tačku (od GB) primjenjuje se na lijevi terminal ulaznog otpornika Rin. Pretpostavimo da su otpori Rooc i Rin međusobno jednaki i iznose 1 kOhm (njihov ukupni otpor je 2 kOhm).
Prema pravilu 2, invertujući ulaz mora imati isti potencijal kao nulirani neinvertujući, tj. 0 V. Stoga se na Rin primjenjuje napon od +1 V. Prema Ohmovom zakonu, struja će teći kroz njega Iunos= 1 V / 1000 ohma = 0,001 A (1 mA). Smjer toka ove struje je prikazan strelicom.
Budući da su Rooc i Rin povezani razdjelnikom, a prema pravilu 1, ulazi op-pojačala ne troše struju, da bi napon bio 0 V na sredini ovog razdjelnika, napon se mora primijeniti na pravi izlaz Rooc-a oduzeti 1 V, i struja koja teče kroz njega Ioos takođe treba da bude jednak 1 mA. Drugim riječima, napon od 2 V se primjenjuje između lijevog terminala Rin i desnog terminala Rooc, a struja koja teče kroz ovaj razdjelnik je 1 mA (2 V / (1 kΩ + 1 kΩ) = 1 mA), tj. I unos = I oos .
Ako se na ulaz primijeni napon negativnog polariteta, izlaz op-pojačala će biti napon pozitivnog polariteta. Sve je isto, samo će strelice koje pokazuju tok struje kroz Rooc i Rin biti usmjerene u suprotnom smjeru.
Dakle, ako su vrijednosti Rooc i Rin jednake, napon na izlazu op-ampa će biti jednak naponu na njegovom ulazu po veličini, ali inverzan po polaritetu. I dobili smo invertovanje repetitor . Ova shema se često koristi ako trebate invertirati primljeni signal pomoću sklopova koji su u osnovi invertori. Na primjer, logaritamska pojačala.
Sada zadržimo Rin na 1 kOhm i povećamo otpor Rooc na 2 kOhm sa istim ulaznim signalom +1 V. Ukupni otpor razdjelnika Rooc+Rin je povećan na 3 kOhm. Da bi potencijal od 0 V (jednak potencijalu neinvertujućeg ulaza) ostao na svojoj sredini, ista struja (1 mA) mora teći kroz Rooc kao i kroz Rin. Stoga bi pad napona na Rooc-u (napon na izlazu op-pojačala) već trebao biti 2 V. Na izlazu op-pojačala napon je minus 2 V.
Povećajmo vrijednost Rooc-a na 10 kOhm. Sada će napon na izlazu op-pojačala pod istim drugim uvjetima već biti 10 V. Vau! Konačno smo dobili invertovanje pojačalo
! Njegovo izlazni napon više od ulaza (drugim riječima, pojačanje Ku) onoliko puta koliko je otpor Rooc veći od otpora Rin. Bez obzira na to kako sam se zakleo da neću koristiti formule, neka to ipak prikaže kao jednadžbu:
Ku \u003d - Uout / Uin \u003d - Rooc / Rin. (2)
Znak minus ispred razlomka na desnoj strani jednačine samo znači da je izlazni signal inverzan u odnosu na ulaz. I ništa više!
A sada povećajmo otpor Rooc na 20 kOhm i analizirajmo šta se događa. Prema formuli (2), s Ku = 20 i ulaznim signalom od 1 V, izlaz je trebao biti napon od 20 V. Ali nije ga bilo! Prethodno smo pretpostavili da je napon napajanja našeg op-ampa samo ± 15 V. Ali ni 15 V se ne može dobiti (zašto - malo niže). "Ne možete skočiti iznad glave (napon napajanja)"! Kao rezultat takve zloupotrebe ocjena kola, izlazni napon op-pojačala "počiva" na naponu napajanja (izlaz op-pojačala ulazi u zasićenje). Ravnoteža trenutne jednakosti kroz razdjelnik RoocRin ( Iunos = Ioos) se naruši, na invertirajućem ulazu se pojavljuje potencijal koji se razlikuje od potencijala na neinvertirajućem ulazu. Pravilo 2 se više ne primjenjuje.
unos otpor invertujuće pojačalo jednak je otporu Rin, jer sva struja iz izvora ulaznog signala (GB) teče kroz njega.
Zamenimo sada konstantu Rooc promenljivom, sa nominalnom vrednošću od, recimo, 10 kOhm (slika 6).
Rice. 6 Invertujuće pojačalo s promjenjivim pojačanjem
Sa desnom (prema krugu) položajem njegovog klizača, pojačanje će biti Rooc / Rin = 10 kOhm / 1 kOhm = 10. Pomicanjem Rooc klizača ulijevo (smanjivanjem njegovog otpora), pojačanje kola će smanjiti i, konačno, na svom krajnjem lijevom položaju postat će jednak nuli, pošto će brojilac u gornjoj formuli postati nula u bilo koji vrijednost nazivnika. Izlaz će također biti nula za bilo koju vrijednost i polaritet ulaznog signala. Takva shema se često koristi u krugovima audio pojačanja, na primjer, u mikserima, gdje morate podesiti pojačanje od nule.
B) neinvertirajući uključivanja (slika 7).
Rice. 7 Princip rada op-amp u neinvertirajućoj inkluziji
Lijevi pin Rin-a je spojen na središnju tačku ("uzemljenje"), a ulazni signal jednak +1 V se primjenjuje direktno na neinvertirajući ulaz. Budući da su nijanse analize gore „žvakane“, ovdje ćemo obratiti pažnju samo na značajne razlike.
U prvoj fazi analize uzimamo i otpore Rooc i Rin jednake jedni drugima i jednake 1 kOhm. Jer na neinvertirajućem ulazu potencijal je +1 V, tada prema pravilu 2 isti potencijal (+1 V) mora biti i na invertirajućem ulazu (prikazano na slici). Da biste to učinili, mora postojati napon od +2 V na desnom terminalu Rooc otpornika (izlaz op-amp). Iunos I Ioos, jednak 1 mA, sada protiče kroz otpornike Rooc i Rin u suprotnom smjeru (prikazano strelicama). Imamo ga neinvertirajući pojačalo sa dobitkom od 2, pošto ulaz od +1V proizvodi izlaz od +2V.
Čudno, zar ne? Ocene su iste kao kod invertne veze (jedina razlika je što se signal primenjuje na drugi ulaz), a pojačanje je očigledno. Razmotrićemo ovo malo kasnije.
Sada povećavamo vrijednost Rooc-a na 2 kOhm. Za održavanje ravnoteže struja Iunos = Ioos a potencijal invertujućeg ulaza je +1 V, izlaz op-pojačala bi već trebao biti +3 V. Ku \u003d 3 V / 1 V \u003d 3!
Ako uporedimo vrijednosti Ku s neinvertirajućom vezom s invertirajućom, s istim ocjenama Rooc i Rin, ispada da je dobitak u svim slučajevima veći za jedan. Izvodimo formulu:
Ku \u003d Uout / Uin + 1 \u003d (Rooc / Rin) + 1 (3)
Zašto se ovo dešava? Da, vrlo lako! NFB radi potpuno isto kao u invertirajućoj vezi, ali prema pravilu 2, potencijal neinvertirajućeg ulaza uvijek se dodaje potencijalu invertujućeg ulaza u neinvertirajućoj vezi.
Dakle, sa neinvertujućim uključivanjem, nemoguće je dobiti pojačanje jednako 1? Zašto ne, zašto ne. Smanjimo vrijednost Rooc-a, slično kao što smo analizirali Sl. 6. Sa svojom nultom vrednošću - kratkim spojem izlaza sa invertujućim ulazom (Sl. 8, A), prema pravilu 2, izlaz će imati takav napon da je potencijal invertujućeg ulaza jednak potencijalu neinvertirajući ulaz, tj. +1 V. Dobijamo: Ku = 1 V / 1 V = 1 (!) Pa, pošto invertujući ulaz ne troši struju i nema razlike potencijala između njega i izlaza, onda struja ne teče u ovom kolu.
Rice. 8 Šema uključivanja op-pojačala kao pratioca napona
Rin postaje generalno suvišan, jer spojen je paralelno s opterećenjem na koje bi trebao raditi izlaz op-ampa, a njegova izlazna struja će teći kroz njega uzalud. A šta se dešava ako napustite Rooc, ali uklonite Rin (slika 8, B)? Tada u formuli pojačanja Ku = Roos / Rin + 1, otpor Rin teoretski postaje blizak beskonačnosti (u stvarnosti, naravno, ne, jer ima curenja na ploči, a ulazna struja op-ampa, iako zanemarljiva , je i dalje nula i dalje nije jednaka), a omjer Rooc/Rin je izjednačen sa nulom. Samo jedan ostaje u formuli: Ku \u003d + 1. Može li pojačanje biti manje od jedan za ovaj krug? Ne, manje neće raditi ni pod kojim okolnostima. Ne možete zaobići "dodatnu" jedinicu u formuli dobitka na krivoj kozi ...
Nakon što smo uklonili sve "dodatne" otpornike, dobijamo strujni krug neinvertirajući repetitor prikazano na sl. 8, V.
Na prvi pogled, takva shema nema praktičnog smisla: zašto nam treba jedno, pa čak i neinverzno "pojačavanje" - šta, ne možete jednostavno poslati signal dalje ??? Međutim, takve se šeme često koriste i evo zašto. Prema pravilu 1, struja ne teče u ulaze op-ampa, tj. ulazna impedansa neinvertujući sledbenik je veoma velik - iste desetine, stotine, pa čak i hiljade MΩ (isto važi i za kolo prema slici 7)! Ali izlazni otpor je vrlo mali (djelići Ohma!). Izlaz op-pojačala „zagušuje svom snagom”, pokušavajući, prema pravilu 2, da održi isti potencijal na invertirajućem ulazu kao i na neinvertirajućem. Jedino ograničenje je dozvoljena izlazna struja op-amp.
Ali sa ovog mjesta ćemo se malo pomaknuti u stranu i malo detaljnije razmotriti pitanje izlaznih struja op-pojačala.
Za većinu operativnih pojačala opće namjene, tehničke specifikacije navode da otpor opterećenja spojenog na njihov izlaz ne bi trebao biti manje 2 kOhm Više - koliko hoćete. Za mnogo manji broj, to je 1 kOhm (K140UD ...). To znači da u najgorem slučaju: maksimalni napon napajanja (npr. ±16 V ili 32 V ukupno), opterećenje povezano između izlaza i jedne od napojnih tračnica i maksimalni izlazni napon suprotnog polariteta, napon na opterećenje će biti primijenjeno oko 30 V. U ovom slučaju struja kroz njega će biti: 30 V / 2000 Ohm = 0,015 A (15 mA). Ne tako malo, ali ni previše. Srećom, većina operativnih pojačala opšte namjene ima ugrađenu zaštitu od prekomjerne struje - tipična maksimalna izlazna struja je 25 mA. Zaštita sprječava pregrijavanje i kvar op-pojačala.
Ako naponi napajanja nisu maksimalno dozvoljeni, tada se minimalni otpor opterećenja može proporcionalno smanjiti. Recimo, s napajanjem od 7,5 ... 8 V (ukupno 15 ... 16 V), može biti 1 kOhm.
IN) diferencijal uključivanja (slika 9).
Rice. 9 Princip rada op-amp u diferencijalnoj vezi
Dakle, pretpostavimo da se sa istim ocjenama Rin i Rooc jednakim 1 kOhm, isti naponi jednaki +1 V primjenjuju na oba ulaza kola (slika 9, A). Budući da su potencijali na obje strane otpornika Rin jednaki jedan drugom (napon na otporniku je 0), struja ne teče kroz njega. To znači da je struja kroz otpornik Rooc također nula. Odnosno, ova dva otpornika ne obavljaju nikakvu funkciju. U stvari, dobili smo sljedbenik koji se ne invertuje (uporedi sa slikom 8). U skladu s tim, na izlazu ćemo dobiti isti napon kao na neinvertirajućem ulazu, tj. +1 V. Promijenimo polaritet ulaznog signala na invertujućem ulazu kola (okrenimo GB1) i stavimo minus 1 V (Sl. 9, B). Sada se između terminala Rin primjenjuje napon od 2 V i kroz njega teče struja Iin\u003d 2 mA (nadam se da više nije potrebno detaljno opisivati zašto je to tako?). Da bi se kompenzirala ova struja, struja od 2 mA također mora teći kroz Rooc. A za to, izlaz op-pojačala mora imati napon od +3 V.
Tu se u formuli za pojačanje neinvertujućeg pojačala pojavio zlonamjerni "cerinac" dodatnog. Ispada da sa takvima pojednostavljeno Kod diferencijalnog prebacivanja, razlika u pojačanju konstantno pomiče izlazni signal za potencijal na neinvertirajućem ulazu. Problem sa! Međutim, "Čak i da ste pojedeni, još uvijek imate najmanje dva izlaza." To znači da nekako treba da izjednačimo dobitke invertirajuće i neinvertirajuće inkluzije kako bismo "neutralizirali" ovaj dodatni.
Da bismo to uradili, primenimo ulazni signal na neinvertujući ulaz ne direktno, već preko razdelnika Rin2, R1 (slika 9, B). Uzmimo i njihove denominacije za 1 kOhm. Sada, na neinvertirajućem (a samim tim i na invertirajućem) ulazu op-ampa, postojat će potencijal od +0,5 V, struja će teći kroz njega (i Rooc) Iin = Ioos\u003d 0,5 mA, kako bi se osiguralo da izlaz op-pojačala mora imati napon jednak 0 V. Fuj! Dobili smo šta smo želeli! Sa signalima jednake veličine i polariteta na oba ulaza kola (in ovaj slučaj+1 V, ali isto će važiti za minus 1 V i za sve druge digitalne vrijednosti), izlaz op-pojačala će održavati nulti napon jednak razlici ulaznih signala.
Provjerimo ovo razmišljanje primjenom signala negativnog polariteta minus 1 V na invertirajući ulaz (slika 9, D). Gde Iin = Ioos= 2 mA, za koji izlaz treba biti +2 V. Sve je potvrđeno! Izlazni nivo odgovara razlici između ulaza.
Naravno, ako su Rin1 i Rooc jednaki (respektivno, Rin2 i R1), nećemo dobiti pojačanje. Da biste to učinili, morate povećati vrijednosti Rooc i R1, kao što je učinjeno prilikom analize prethodnih uključivanja op-ampa (neću to ponavljati), a trebalo bi strogo poštujte omjer:
Rooc / Rin1 = R1 / Rin2. (4)
Šta koristimo od takvog uključivanja u praksi? I dobijamo izvanredno svojstvo: izlazni napon ne ovisi o apsolutnim vrijednostima ulaznih signala, ako su međusobno jednaki po veličini i polaritetu. Emituje se samo razlika (diferencijalni) signal. Ovo omogućava pojačanje vrlo malih signala u pozadini buke koja podjednako djeluje na oba ulaza. Na primjer, signal s dinamičkog mikrofona u pozadini 50 Hz industrijske frekvencije mrežnog podizača.
Međutim, u ovom buretu meda, nažalost, ima i mušice. Prvo, jednakost (4) se mora poštovati veoma striktno (do desetih, a ponekad i stotih delova procenta!). U suprotnom će doći do neuravnoteženosti struja koje djeluju u kolu, pa će se, osim signala razlike (“anti-fazni”) signali, pojačati i kombinirani (“uobičajeni”) signali.
Hajde da shvatimo suštinu ovih pojmova (slika 10).
Rice. 10 Fazni pomak signala
Faza signala je vrijednost koja karakterizira pomak početka perioda signala u odnosu na početak vremena. Pošto se i početak vremena i početak perioda biraju proizvoljno, faza jedan periodični signal nema fizičko značenje. Međutim, fazna razlika između njih periodični signali su veličina koja ima fizičko značenje, odražava kašnjenje jednog od signala u odnosu na drugi. Šta se smatra početkom perioda nije bitno. Za tačku početka perioda možete uzeti nultu vrijednost sa pozitivnim nagibom. Moguće je - maksimalno. Sve je u našoj moći.
Na sl. 9, crvena označava originalni signal, zelena - pomaknuta za ¼ perioda u odnosu na original, a plava - za ½ perioda. Ako uporedimo crvenu i plavu krivulju sa krivuljama na sl. 2, B, vidi se da su međusobno inverzno. Dakle, "infazni signali" su signali koji se poklapaju jedan s drugim u svakoj od svojih tačaka, a "antifazni signali" su inverzno jedni prema drugima.
Istovremeno, koncept inverziješiri od koncepta faze, jer ovo drugo se odnosi samo na redovno ponavljane, periodične signale. I koncept inverzije primjenjiv na sve signale, uključujući neperiodične, kao što su audio signal, digitalna sekvenca ili konstantni napon. To faza je konzistentna vrijednost, signal mora biti periodičan barem u određenom intervalu. U suprotnom, i faza i period pretvaraju se u matematičke apstrakcije.
Drugo, invertujući i neinvertujući ulazi u diferencijalnoj vezi, sa jednakim ocenama Rooc = R1 i Rin1 = Rin2, imaće različite ulazne otpore. Ako je ulazni otpor invertujućeg ulaza određen samo vrijednošću Rin1, tada je neinvertirajući ulaz određen vrijednostima sukcesivno uključeni Rin2 i R1 (zar niste zaboravili da ulazi op-amp ne troše struju?). U gornjem primjeru, oni će biti 1 i 2 kΩ, respektivno. A ako povećamo Rooc i R1 da dobijemo potpuni stepen pojačanja, tada će se razlika još značajnije povećati: s Ku = 10 - do, respektivno, sve istih 1 kOhm i čak 11 kOhm!
Nažalost, u praksi se obično postavljaju ocjene Rin1 = Rin2 i Rooc = R1. Međutim, ovo je prihvatljivo samo ako su izvori signala za oba ulaza vrlo niski izlazna impedansa. U suprotnom, on formira djelitelj s ulaznom impedancijom ovog stupnja za pojačavanje, a budući da će faktor podjele takvih "razdjelnika" biti drugačiji, rezultat je očigledan: diferencijalno pojačalo s takvim vrijednostima otpornika neće obavljati svoju funkciju potiskivanja common-mode (kombinovani) signali, ili loše obavljaju ovu funkciju.
Jedan od načina rješavanja ovog problema može biti nejednakost vrijednosti otpornika povezanih na invertirajući i neinvertirajući ulaz op-amp. Naime, tako da je Rin2 + R1 = Rin1. Druga važna tačka je postizanje tačnog poštovanja jednakosti (4). To se po pravilu postiže cijepanjem R1 na dva otpornika - konstantni, obično 90% željene vrijednosti, i promjenljivi (R2), čiji otpor iznosi 20% tražene vrijednosti (Sl. 11, A).
Rice. 11 Opcije balansiranja diferencijalnog pojačala
Put je općenito prihvaćen, ali opet, s ovom metodom balansiranja, iako neznatno, ulazna impedansa neinvertirajućeg ulaza se mijenja. Mnogo stabilnija opcija sa uključivanjem podešavanja otpornika (R5) u seriji sa Rooc-om (slika 11, B), budući da Rooc ne učestvuje u formiranju ulaznog otpora invertujućeg ulaza. Glavna stvar je zadržati omjer njihovih denominacija, slično opciji "A" (Rooc / Rin1 = R1 / Rin2).
Pošto smo govorili o diferencijalnoj komutaciji i pomenutim repetitorima, želeo bih da opišem jedno zanimljivo kolo (slika 12).
Rice. 12 Šematski dijagram preklopnog invertujućeg/neinvertujućeg sljedbenika
Ulazni signal se primjenjuje istovremeno na oba ulaza kola (invertirajući i neinvertirajući). Ocjene svih otpornika (Rin1, Rin2 i Rooc) su međusobno jednake (u ovom slučaju, uzmimo njihove stvarne vrijednosti: 10 ... 100 kOhm). Neinvertujući ulaz op-amp sa SA ključem može se zatvoriti na zajedničku magistralu.
U zatvorenom položaju ključa (slika 12, A), otpornik Rin2 ne učestvuje u radu kola (samo struja "beskorisno" teče kroz njega Ivx2 od izvora signala do zajedničke magistrale). Dobijamo invertirajući sljedbenik sa dobitkom od minus 1 (vidi sliku 6). Ali sa SA ključem u otvorenom položaju (slika 12, B), dobijamo neinvertirajući sljedbenik sa pojačanjem jednakim +1.
Princip rada ove šeme može se izraziti na malo drugačiji način. Kada je SA ključ zatvoren, radi kao invertujuće pojačalo sa pojačanjem od minus 1, a kada je otvoren - istovremeno(!) I kao invertujuće pojačalo sa pojačanjem, minus 1, i kao neinvertujuće pojačalo sa pojačanjem od +2, odakle je: Ku = +2 + (–1) = +1.
U ovom obliku, ovaj sklop se može koristiti ako je, na primjer, polaritet ulaznog signala nepoznat u fazi projektovanja (recimo, od senzora koji nije dostupan dok se uređaj ne postavi). Ako se, međutim, tranzistor (na primjer, tranzistor s efektom polja) koristi kao ključ, upravlja se iz ulaznog signala pomoću komparator(o čemu će biti reči u nastavku), dobijamo sinhroni detektor(sinhroni ispravljač). Konkretna implementacija takve sheme, naravno, nadilazi početno upoznavanje s radom OS-a i nećemo je ovdje ponovo razmatrati detaljno.
A sada razmotrimo princip zbrajanja ulaznih signala (slika 13, A), a ujedno ćemo shvatiti koje bi vrijednosti otpornika Rin i Rooc u stvarnosti trebale biti.
Rice. 13 Princip rada invertnog sabirača
Uzimamo kao osnovu invertujuće pojačalo o kojem smo već govorili (slika 5), samo što povezujemo ne jedan, već dva ulazna otpornika Rin1 i Rin2 na ulaz op-ampa. Do sada, u "obrazovne" svrhe, prihvatamo otpor svih otpornika, uključujući i Rooc, jednak 1 kOhm. Ulazne signale jednake +1 V dovodimo na lijeve terminale Rin1 i Rin2. Kroz ove otpornike teku struje od 1 mA (prikazane strelicama s lijeva na desno). Da bi se održao isti potencijal na invertujućem ulazu kao i na neinvertujućem (0 V), struja jednaka zbiru ulaznih struja (1 mA + 1 mA = 2 mA) mora teći kroz Rooc otpornik, prikazan kao strelica koja pokazuje u suprotnom smjeru (s desna na lijevo), za koji izlaz op-pojačala mora imati napon od minus 2 V.
Isti rezultat (izlazni napon minus 2 V) može se dobiti ako se na ulaz invertujućeg pojačavača stavi +2 V (slika 5), ili se vrijednost Rin prepolovi, tj. do 500 Ohma. Povećajmo napon primijenjen na otporniku Rin2 do +2 V (slika 13, B). Na izlazu dobijamo napon od minus 3 V, što je jednako zbroju ulaznih napona.
Ne mogu biti dva ulaza, već koliko god želite. Princip rada ovog kola se neće promijeniti od ovoga: izlazni napon u svakom slučaju će biti direktno proporcionalan algebarskom zbiru (uzimajući u obzir predznak!) struja koje prolaze kroz otpornike spojene na invertni ulaz op. -amp (obrnuto proporcionalno njihovim ocjenama), bez obzira na njihov broj.
Ako se, pak, signali jednaki +1 V i minus 1 V primjenjuju na ulaze invertnog sabirača (slika 13, B), tada će struje koje teku kroz njih biti u različitim smjerovima, one će poništiti svaki drugi izlaz i izlaz će biti 0 V. Kroz otpornik Rooc u ovom slučaju neće teći struja. Drugim riječima, struja koja teče kroz Rooc algebarski se sabira sa unos struje.
Iz ovoga također slijedi važna stvar: dok smo radili s malim ulaznim naponima (1 ... 3 V), izlaz široko korištenog op-pojačala bi mogao osigurati takvu struju (1 ... 3 mA) za Rooc a ostalo je još nešto za opterećenje spojeno na izlaz op-pojačala. Ali ako se naponi ulaznih signala povećaju na maksimalno dopušteni (blizu napona napajanja), onda se ispostavlja da će cijela izlazna struja ići na Rooc. Ništa više za učitavanje. I kome je potreban stepen za pojačanje koji radi "za sebe"? Osim toga, vrijednosti ulaznog otpornika od samo 1 kΩ (odnosno, određivanje ulaznog otpora stupnja invertujućeg pojačala) zahtijevaju pretjerano visoke struje da teče kroz njih, jako opterećujući izvor signala. Stoga se u stvarnim kolima otpor Rin bira ne manji od 10 kOhm, ali je također poželjno ne veći od 100 kOhm, tako da pri datom pojačanju, Rooc ne bude postavljen previsoko. Iako ove vrijednosti nisu apsolutne, već samo procjene, kako kažu, "u prvoj aproksimaciji" - sve ovisi o specifičnom krugu. U svakom slučaju, nepoželjno je da struja koja teče kroz Rooc prelazi 5 ... 10% maksimalne izlazne struje ovog konkretnog op-pojačala.
Zbrojeni signali se također mogu primijeniti na neinvertirajući ulaz. Ispostavilo se neinvertujući sabirač. U principu, takav sklop će raditi na potpuno isti način kao invertni sabirač, čiji će izlaz biti signal koji je direktno proporcionalan ulaznim naponima i obrnuto proporcionalan vrijednostima ulaznih otpornika. Međutim, u praksi se koristi mnogo rjeđe, jer. sadrži "grablje" koje treba uzeti u obzir.
Pošto pravilo 2 vrijedi samo za invertirajući ulaz, koji ima “virtualni nulti potencijal”, tada će neinvertirajući ulaz imati potencijal jednak algebarskom zbiru ulaznih napona. Stoga će ulazni napon dostupan na jednom od ulaza utjecati na napon koji se dovodi na druge ulaze. Ne postoji „virtualni potencijal“ na neinvertujućem ulazu! Kao rezultat toga, moraju se primijeniti dodatni trikovi sa sklopovima.
Do sada smo razmatrali kola bazirana na OS sa OOS-om. Šta se događa ako se povratne informacije u potpunosti uklone? U ovom slučaju dobijamo komparator(Sl. 14), odnosno uređaj koji upoređuje apsolutnu vrijednost dva potencijala na svojim ulazima (od engleske riječi uporedi- uporedi). Na njegovom izlazu će se pojaviti napon koji se približava jednom od napona napajanja, ovisno o tome koji je od signala veći od drugog. Obično se ulazni signal primjenjuje na jedan od ulaza, a na drugi - konstantni napon s kojim se upoređuje (tzv. "referentni napon"). Može biti bilo šta, uključujući nulti potencijal (slika 14, B).
Rice. 14 Šema uključivanja op-pojačala kao komparatora
Međutim, nije sve tako dobro "u kraljevini Danskoj"... A šta ako je napon između ulaza nula? U teoriji, izlaz bi također trebao biti nula, ali u stvarnosti - nikad. Ako potencijal na jednom od ulaza čak i malo nadmašuje potencijal drugog, onda će to već biti dovoljno da se na izlazu pojave haotični udari napona zbog slučajnih smetnji induciranih na ulazima komparatora.
U stvarnosti, svaki signal je "šuman", jer ideal ne može biti po definiciji. A u području blizu tačke jednakosti potencijala ulaza, na izlazu komparatora pojavit će se rafal izlaznih signala umjesto jednog jasnog prebacivanja. Za borbu protiv ove pojave često se uvodi komparatorski krug histereza stvaranjem slabog pozitivnog PIC-a sa izlaza na neinvertujući ulaz (slika 15).
Rice. 15 Princip rada histereze u komparatoru zbog PIC-a
Hajde da analiziramo rad ove šeme. Njegov napon napajanja je ± 10 V (za ravnomjeran račun). Otpor Rin je 1 kOhm, a Rpos je 10 kOhm. Srednji potencijal se bira kao referentni napon primijenjen na invertirajući ulaz. Crvena kriva prikazuje ulazni signal koji dolazi na lijevi pin Rin (ulaz shema komparator), plava - potencijal na neinvertirajućem ulazu op-amp i zelena - izlazni signal.
Dok ulazni signal ima negativan polaritet, na izlazu je negativan napon, koji se preko Rpos dodaje ulaznom naponu u obrnutoj proporciji sa vrijednostima odgovarajućih otpornika. Kao rezultat toga, potencijal neinvertujućeg ulaza u cijelom rasponu negativnih vrijednosti je 1 V (u apsolutnoj vrijednosti) veći od razine ulaznog signala. Čim potencijal neinvertujućeg ulaza bude jednak potencijalu invertujućeg (za ulazni signal, to će biti + 1 V), napon na izlazu op-amp će se početi mijenjati s negativnog na pozitivan polaritet. Ukupni potencijal na neinvertirajućem ulazu će početi kao lavina postanu još pozitivniji, podržavajući proces takve promjene. Kao rezultat toga, komparator jednostavno "neće primijetiti" beznačajne fluktuacije buke ulaznog i referentnog signala, jer će oni biti mnogo redova veličine manji po amplitudi od opisanog "koraka" potencijala na neinvertirajućem ulazu prilikom prebacivanja .
Kada se ulazni signal smanji, doći će do obrnutog prebacivanja izlaznog signala komparatora pri ulaznom naponu od minus 1 V. Ova razlika između nivoa ulaznog signala dovodi do prebacivanja izlaza komparatora, koja je u našem slučaju jednaka ukupnoj od 2 V, se zove histereza. Što je veći otpor Rpos u odnosu na Rin (što je manja dubina POS), to je manja histereza prebacivanja. Dakle, s Rpos = 100 kOhm, to će biti samo 0,2 V, a s Rpos = 1 MΩ, to će biti 0,02 V (20 mV). Histereza (PIC dubina) se bira na osnovu stvarnih radnih uslova komparatora u određenom kolu. U kojoj će 10 mV biti puno, a u kojoj - i 2 V će biti malo.
Nažalost, ne može se svako operacijsko pojačalo i ne u svim slučajevima koristiti kao komparator. Za usklađivanje analognih i digitalnih signala proizvode se specijalizirana komparatorna mikro kola. Neki od njih su specijalizovani za povezivanje na digitalna TTL mikro kola (597CA2), neki - na digitalna ESL mikro kola (597CA1), ali većina je tzv. "komparatori za opštu upotrebu" (LM393/LM339/K554CA3/K597CA3). Njihova glavna razlika od operativnih pojačala leži u posebnom uređaju izlaznog stupnja, koji je napravljen na tranzistoru otvorenog kolektora (slika 16).
Rice. 16 Izlazni stepen komparatora za opće primjene
i njegovu vezu sa otpornikom opterećenja
To zahtijeva obaveznu upotrebu eksternog uređaja otpornik opterećenja(R1), bez kojeg izlazni signal jednostavno fizički nije u stanju da formira visok (pozitivan) izlazni nivo. Napon +U2 na koji je spojen otpornik opterećenja može se razlikovati od napona napajanja +U1 samog komparatornog čipa. Ovo omogućava jednostavnim sredstvima da se obezbedi željeni nivo izlaza - bilo da se radi o TTL ili CMOS.
Bilješka U većini komparatora, čiji primjer može biti dvostruki LM393 (LM193 / LM293) ili potpuno isti u strujnom krugu, ali četverostruki LM339 (LM139 / LM239), emiter tranzistora izlaznog stupnja je spojen na negativni terminal napajanja, koji donekle ograničava njihov obim. S tim u vezi, želio bih skrenuti pažnju na komparator LM31 (LM111 / LM211), čiji je analog domaći 521/554CA3, u kojem se i kolektor i emiter izlaznog tranzistora zasebno izlaze, što se može priključen na druge napone osim napona napajanja samog komparatora. Jedini i relativni nedostatak mu je što je samo jedan u 8-pinskom (ponekad 14-pinskom) kućištu. |
Do sada smo razmatrali kola u kojima se ulazni signal dovodi na ulaz(e) preko Rin, tj. svi su bili pretvarači unos napon u slobodan dan voltaža isto. U ovom slučaju, ulazna struja je tekla kroz Rin. Šta se dešava ako se njegov otpor uzme jednakim nuli? Kolo će raditi na potpuno isti način kao i invertujuće pojačalo o kojem smo gore govorili, samo će izlazna impedancija izvora signala (Rout) služiti kao Rin, i dobijamo konverter unos struja V slobodan dan voltaža(Sl. 17).
Rice. 17 Šema pretvarača struje u napon na op-amp
Budući da je potencijal na invertirajućem ulazu isti kao i na neinvertirajućem (u ovom slučaju je "virtuelna nula"), cjelokupna ulazna struja ( Iin) će teći kroz Rooc između izlaza izvora signala (G) i izlaza op-pojačala. Ulazni otpor takvog kola je blizu nule, što omogućava izgradnju mikro/miliampermetara na njegovoj osnovi, koji praktički ne utječu na struju koja teče kroz mjereni krug. Možda je jedino ograničenje dozvoljeni opseg ulaznog napona op-ampa, koji se ne smije prekoračiti. Također se može koristiti za izgradnju, na primjer, linearnog fotodiodnog strujno-naponskog pretvarača i mnogih drugih kola.
Ispitali smo osnovne principe funkcionisanja OS u razne šeme njegovo uključivanje. Ostaje jedno važno pitanje: ishrana.
Kao što je gore spomenuto, operacijsko pojačalo obično ima samo 5 pinova: dva ulaza, izlaz i dva pina za napajanje, pozitivan i negativan. IN opšti slučaj koristi se bipolarno napajanje, odnosno napajanje ima tri izlaza sa potencijalima: + U; 0; -U.
Još jednom, pažljivo razmotrite sve gore navedene brojke i vidite da postoji odvojeni izlaz srednje tačke u op-amp NO ! Jednostavno nije potrebno da bi njihova unutrašnja kola radila. U nekim kolima je neinvertirajući ulaz bio povezan na središnju tačku, međutim, to nije pravilo.
dakle, overwhelming većina moderna operativna pojačala su dizajnirana za napajanje UNIPOLAR tenzija! Postavlja se logično pitanje: "Zašto nam je onda potrebna bipolarna snaga", ako smo je tako tvrdoglavo i sa zavidnom postojanošću prikazivali na crtežima?
Ispostavilo se da je samo vrlo udobno u praktične svrhe iz sljedećih razloga:
A) Da bi se osigurala dovoljna struja i izlazni napon koji se kreće kroz opterećenje (Sl. 18).
Rice. 18 Protok izlazne struje kroz opterećenje na razne opcije OS napajanje
Za sada nećemo razmatrati ulazna (i OOS) kola kola prikazanih na slici („crna kutija“). Uzmimo zdravo za gotovo da se neki ulazni sinusoidalni signal primjenjuje na ulaz (crna sinusoida na grafovima), a izlaz je isti sinusoidni signal, pojačan u odnosu na ulaznu sinusoidu u boji na grafovima).
Prilikom spajanja opterećenja Rload. između izlaza op-pojačala i sredine priključka napajanja (GB1 i GB2) - sl. 18, A, struja teče kroz opterećenje simetrično oko srednje tačke (crveni i plavi polutalasi), a njena amplituda je maksimalna, a amplituda napona na Ropterećenju. takođe maksimalno moguće - može dostići gotovo napone napajanja. Struja iz izvora napajanja odgovarajućeg polariteta je zatvorena kroz OS, Rload. i izvor napajanja (crvene i plave linije koje pokazuju tok struje u odgovarajućem smjeru).
Budući da je unutrašnji otpor op-amp napajanja vrlo nizak, struja kroz opterećenje je ograničena samo njegovim otporom i maksimalnom izlaznom strujom op-pojačala, koja je tipično 25 mA.
Kada se op-pojačalo napaja unipolarnim naponom kao zajednički autobus obično se bira negativni (negativni) pol izvora napajanja, na koji je priključen drugi izlaz opterećenja (slika 18, B). Sada struja kroz opterećenje može teći samo u jednom smjeru (prikazano crvenom linijom), drugi smjer jednostavno nema odakle doći. Drugim riječima, struja kroz opterećenje postaje asimetrična (pulsirajuća).
Nemoguće je jednoznačno reći da je ova opcija loša. Ako je opterećenje, recimo, dinamička glava, onda je za nju to nedvosmisleno loše. Međutim, postoji mnogo aplikacija u kojima povezivanje opterećenja između izlaza op-pojačala i jedne od šina za napajanje (obično negativnog polariteta) nije samo prihvatljivo, već i jedino moguće.
Ako je ipak potrebno osigurati simetriju strujnog toka kroz opterećenje s unipolarnim napajanjem, tada ga je potrebno galvanski odvojiti od izlaza op-pojačala s galvanskim kondenzatorom C1 (slika 18, B ).
B) Da bi se osigurala potrebna struja invertnog ulaza, kao i vezivanja ulazne signale nekima proizvoljno odabrano nivo prihvaćeno za referencu (nula) - podešavanje režima rada OS za jednosmernu struju (slika 19).
Rice. 19 Povezivanje izvora ulaznog signala sa raznim opcijama za napajanje op-pojačala
Sada razmotrite opcije za povezivanje izvora ulaznog signala, isključujući iz razmatranja priključak opterećenja.
Povezivanje invertujućih i neinvertujućih ulaza na sredinu priključka za napajanje (Sl. 19, A) razmatrano je prilikom analize prethodno datih dijagrama. Ako neinvertujući ulaz ne crpi struju i jednostavno prihvata potencijal srednje tačke, tada kroz izvor signala (G) i Rin spojene u seriju, struja teče, zatvarajući se kroz odgovarajući izvor napajanja! A budući da su njihovi unutrašnji otpori zanemarivi u odnosu na ulaznu struju (mnogo redova veličine manji od Rin), to praktički ne utječe na napon napajanja.
Dakle, sa unipolarnim napajanjem op-ampa, možete prilično lako formirati potencijal koji se dovodi na njegov neinvertujući ulaz koristeći R1R2 razdjelnik (Sl. 19, B, C). Tipične vrijednosti otpornika ovog djelitelja su 10 ... 100 kOhm, a vrlo je poželjno da se donji (povezan na zajedničku negativnu sabirnicu) šantira sa kondenzatorom od 10 ... 22 mikrofarada kako bi se značajno smanjio uticaj talasa napona napajanja na potencijal takvog vještački srednja tačka.
Ali krajnje je nepoželjno spajati izvor signala (G) na ovu umjetnu središnju tačku zbog iste ulazne struje. Hajde da pogodimo. Čak i uz nazivne vrijednosti razdjelnika R1R2 = 10 kOhm i Rin = 10…100 kOhm, ulazna struja Iinće u najboljem slučaju biti 1/10, au najgorem - do 100% struje koja prolazi kroz razdjelnik. Posljedično, potencijal na neinvertirajućem ulazu će "lebdjeti" za isti iznos u kombinaciji (u fazi) sa ulaznim signalom.
Da bi se eliminisao međusobni uticaj ulaza jednih na druge pri pojačavanju jednosmernih signala takvom vezom, za izvor signala treba organizovati poseban potencijal veštačke srednje tačke, formiranu od otpornika R3R4 (slika 19, B), ili, ako signal je pojačan naizmjenična struja, galvanski odvojiti izvor signala od invertnog ulaza sa kondenzatorom C2 (slika 19, B).
Treba napomenuti da smo u gornjim dijagramima (sl. 18, 19) podrazumevano pretpostavili da izlazni signal treba da bude simetričan ili oko sredine izvora napajanja ili veštačke srednje tačke. U stvarnosti, to nije uvijek potrebno. Često želite da izlazni signal ima pretežno pozitivan ili negativan polaritet. Stoga uopće nije potrebno da pozitivni i negativni polaritet napajanja budu jednaki u apsolutnoj vrijednosti. Jedan od njih može biti mnogo manji u apsolutnoj vrijednosti od drugog - samo na način da osigura normalno funkcioniranje OS-a.
Postavlja se logično pitanje: "Koji tačno?" Da bismo odgovorili na njega, razmotrimo ukratko dozvoljene naponske opsege ulaznih i izlaznih signala op-amp.
Za bilo koje operacijsko pojačalo, izlazni potencijal ne može biti veći od potencijala pozitivne tračnice napajanja i niži od potencijala negativne tračnice napajanja. Drugim riječima, izlazni napon ne može prijeći granice napona napajanja. Na primjer, za OPA277 operacijsko pojačalo, izlazni napon pri otporu opterećenja od 10 kΩ manji je od napona pozitivne šine napajanja za 2 V i negativne šine napajanja za 0,5 V. Širina ovih "mrtvih zona" izlazni napon, koji izlaz operacionog pojačala ne može dostići, zavisi od serijskih faktora kao što su kola izlaznog stepena, otpor opterećenja, itd.). Postoje operacijska pojačala koja imaju minimalne mrtve zone, na primjer, 50 mV do napona šine napajanja pri opterećenju od 10 kΩ (za OPA340), ova karakteristika operacijskog pojačala se naziva "rail-to-rail" (R2R).
S druge strane, za op-pojačala opće namjene, ulazni signali također ne bi trebali prelaziti napon napajanja, a za neke, biti manji od 1,5...2 V. Međutim, postoje op-pojačala sa specifičnim sklopom ulaznog stupnja. (na primjer, isti LM358 / LM324) , koji može raditi ne samo s negativnog nivoa snage, već čak i "negativno" za 0,3 V, što uvelike olakšava njihovu upotrebu s unipolarnim napajanjem sa zajedničkom negativnom magistralom.
Hajde da konačno pogledamo i osjetimo ove "paukove bube". Možete čak i njuškati i lizati. Dozvoljavam. Razmotrite njihove najčešće opcije koje su dostupne početnicima radio-amaterima. Pogotovo ako morate lemiti operacijsko pojačalo od stare opreme.
Za operacijska pojačala starog dizajna, in bez greške zahtijevajući eksterna kola za korekciju frekvencije kako bi se spriječilo samopobuđenje, karakteristično je prisustvo dodatnih zaključaka. Zbog toga, neka operaciona pojačala nisu čak ni "stala" u 8-pinski paket (Sl. 20, A) i napravljena su od 12-pinskog okruglog metalnog stakla, na primer K140UD1, K140UD2, K140UD5 (Sl. 20). , B) ili u 14-pin DIP paketima, na primjer, K140UD20, K157UD2 (Sl. 20, B). Skraćenica DIP je skraćenica od engleskog izraza "Dual In line Package" i prevodi se kao "dvostrani paket".
Okruglo metalno stakleno kućište (Sl. 20, A, B) korišćeno je kao glavno za uvozna op-pojačala do sredine 70-ih, a za domaća op-pojačala - do sredine 80-ih i sada se koristi za tzv. "vojne" prijave ("5. prihvatanje").
Ponekad su domaća operaciona pojačala stavljana u trenutno prilično "egzotična" kućišta: 15-pinski pravougaoni metal-staklo za hibridni K284UD1 (Sl. 20, D), u kojem je ključ dodatni 15. pin iz kućišta, i drugi. Istina, ja lično nisam sreo planarne 14-pinske pakete (slika 20, E) za postavljanje op-pojačala u njih. Korišćeni su za digitalna kola.
Rice. 20 Kućišta domaćih operacionih pojačala
Moderna op-pojačala, uglavnom, sadrže korektivne krugove direktno na čipu, što je omogućilo da se prođe s minimalnim brojem pinova (na primjer, 5-pinski SOT23-5 za jedno op-pojačalo - Slika 23). Ovo je omogućilo postavljanje dva do četiri potpuno nezavisna (osim uobičajenih izlaznih snaga) op-pojačala napravljenih na jednom čipu u jednom kućištu.
Rice. 21 Dvoredna plastična kućišta modernih operativnih pojačala za izlaznu montažu (DIP)
Ponekad možete pronaći op-pojačala smještena u jednoredni 8-pinski (Sl. 22) ili 9-pinski (SIP) paket - K1005UD1. Skraćenica SIP je skraćenica od engleskog izraza "Single In line Package" i prevodi se kao "kućište sa jednosmjernim pinoutom".
Rice. 22 Jednoredno plastično kućište dvostrukih op-pojačala za montažu kroz otvor (SIP-8)
Dizajnirani su da minimiziraju prostor koji zauzimaju na ploči, ali su, nažalost, "kasnili": do tada su se paketi za površinsku montažu (SMD - Surface Mounting Device) naširoko koristili lemljenjem direktno na šine ploče (Sl. 23). ). Međutim, za početnike njihova upotreba predstavlja značajne poteškoće.
Rice. 23 Kućišta modernih uvoznih operativnih pojačala za površinsku montažu (SMD)
Vrlo često, isto mikrokolo proizvođač može "upakovati" u različite pakete (slika 24).
Rice. 24 Mogućnosti postavljanja za isti čip u različitim paketima
Zaključci svih mikrokola imaju sekvencijalno numerisanje, računajući od tzv. "ključ", koji označava lokaciju izlaza na broju 1. (Sl. 25). IN bilo koji ako je tijelo pozicionirano sa terminalima Guranje, njihova numeracija ide uzlaznim redom protiv u smjeru kazaljke na satu!
Rice. 25 Dodjela pinova operativnih pojačala
u raznim slučajevima (pinout), pogled odozgo;
smjer numeracije prikazan strelicama
U okruglim metalno-staklenim kućištima ključ ima oblik bočnog izbočina (sl. 25, A, B). Ovdje, sa lokacije ovog ključa, moguće su ogromne "grablje"! U domaćim kućištima sa 8 pinova (302.8), ključ se nalazi nasuprot prvog pina (Sl. 25, A), au uvoznom TO-5 - nasuprot osmom pinu (Sl. 25, B). U kućištima sa 12 pinova, domaćim (302.12) i uvoznim, nalazi se ključ između prvi i 12. zaključak.
Tipično, invertujući ulaz, kako u okruglim staklo-metalnim i DIP paketima, je povezan na 2. pin, neinvertujući ulaz na 3. pin, izlaz na 6. pin, snaga minus na 4. pin, a snaga plus na pin 4. 7. Međutim, postoje izuzeci (još jedan mogući "rake"!) U pinoutu OU K140UD8, K574UD1. Kod njih je numeracija zaključaka pomjerena za jedan u smjeru suprotnom od kazaljke na satu u odnosu na općenito prihvaćenu za većinu drugih tipova, tj. spojeni su na terminale, kao u uvoznim slučajevima (Sl. 25, B), a numeracija odgovara domaćim (Sl. 25, A).
IN poslednjih godina većina OS "domaćih namjena" počela je da se stavlja u plastične kutije (sl. 21, 25, C-D). U tim slučajevima, ključ je ili udubljenje (tačka) nasuprot prve igle, ili izrez na kraju kućišta između prve i 8. (DIP-8) ili 14. (DIP-14) iglica, ili skošena ivica duž prva polovina igle (sl. 21, sredina). Numeracija pinova u ovim slučajevima također ide protiv u smjeru kazaljke na satu kada se gleda odozgo (sa zaključcima daleko od vas).
Kao što je gore pomenuto, interno korigovana operaciona pojačala imaju ukupno pet izlaza, od kojih samo tri (dva ulaza i jedan izlaz) pripadaju svakom pojedinačnom operativnom pojačalu. To je omogućilo postavljanje dva potpuno nezavisna (sa izuzetkom plus i minus snage, za koje su potrebna još dva pina) operacijska pojačala na jednom čipu u jednom 8-pinskom paketu (Sl. 25, D), pa čak četiri u 14 pinova. -pin paket (Sl. 25, D). Kao rezultat toga, trenutno se većina op-pojačala proizvodi barem dvostruko, na primjer, TL062, TL072, TL082, jeftini i jednostavni LM358, itd. Potpuno isto u unutrašnjoj strukturi, ali četverostruko - respektivno, TL064, TL074, TL084 i LM324.
Što se tiče domaćeg analoga LM324 (K1401UD2), postoji još jedna „grabulja“: ako je u LM324 plus napajanja spojen na 4. pin, a minus na 11., onda je u K1401UD2 to obrnuto: plus snage se dovodi na 11. pin, a minus - na 4. Međutim, ova razlika ne uzrokuje nikakve poteškoće s ožičenjem. Pošto je pinout pinova op-amp potpuno simetričan (Sl. 25, E), potrebno je samo da okrenete kućište za 180 stepeni tako da 1. pin zauzme mesto 8. Da, to je sve.
Nekoliko riječi o označavanju uvezenih OU (i ne samo OU). Za niz razvoja prvih 300 digitalnih oznaka, bilo je uobičajeno da se grupa kvaliteta označava prvom znamenkom digitalnog koda. Na primjer, LM158/LM258/LM358 op pojačala, LM193/LM293/LM393 komparatori, TL117/TL217/TL317 podesivi tri-pinski stabilizatori, itd. su potpuno identični u unutrašnjoj strukturi, ali se razlikuju u temperaturnom radnom opsegu. Za LM158 (TL117) raspon radne temperature je od minus 55 do +125...150 stepeni Celzijusa (tzv. "borbeni" ili vojni raspon), za LM258 (TL217) - od minus 40 do +85 stepeni (" industrijski" opseg) i za LM358 (TL317) - od 0 do +70 stepeni (opseg "domaćinstva"). Istovremeno, cijena za njih može biti potpuno neprikladna za takvu gradaciju, ili se vrlo malo razlikovati ( nedokučivi načini određivanja cijena!). Dakle, možete ih kupiti s bilo kojom oznakom dostupnom "za džep" početnika, a da pritom ne jurite posebno prvu "trojku".
Nakon što je prvih tri stotine digitalnih oznaka iscrpljeno, grupe pouzdanosti su počele da se označavaju slovima, čije se značenje dešifruje u tablicama podataka (Datasheet doslovno prevodi kao „tabela podataka“) za ove komponente.
Zaključak
Tako smo proučili "abecedu" rada op-ampa, uhvativši malo i komparatora. Zatim morate naučiti kako dodati riječi, rečenice i čitave smislene "kompozicije" (izvodljive sheme) iz ovih "slova".
Nažalost, "nemoguće je shvatiti neizmjernost." Ako je materijal predstavljen u ovom članku pomogao da se shvati kako te "crne kutije" rade, onda je dalje produbljivanje u analizu njihovog "punjenja", utjecaja ulaznih, izlaznih i prolaznih karakteristika, zadatak naprednije studije. Informacije o tome su detaljno i temeljito opisane u nizu postojeće literature. Kao što je djed William of Ockham govorio: "Entitete ne treba umnožavati više od onoga što je potrebno." Nema potrebe ponavljati ono što je već dobro opisano. Sve što treba da uradite je da ne budete lijeni i pročitate.
11. http://www.texnic.ru/tools/lekcii/electronika/l6/lek_6.html
Stoga, dozvolite mi da se napustim, uz poštovanje itd., autora Alexey Sokolyuk ()
Invertujuće pojačalo jedno je od najjednostavnijih i najčešće korištenih analognih kola. Sa samo dva otpornika možemo podesiti pojačanje koje nam je potrebno. Ništa nas ne sprečava da napravimo koeficijent manji od 1, čime slabimo ulazni signal.
Često se krugu dodaje još jedan R3, čiji je otpor jednak zbroju R1 i R2.
Da bismo razumjeli kako radi invertujuće pojačalo, simulirajmo jednostavno kolo. Na ulazu imamo napon od 4V, otpor otpornika je R1 = 1k i R2 = 2k. Moglo bi se, naravno, sve ovo zamijeniti u formulu i odmah izračunati rezultat, ali hajde da vidimo kako tačno ova shema funkcionira.
Počnimo s podsjećanjem na osnovne principe rada operacionog pojačala:
Pravilo br. 1 - operacioni pojačavač svoj izlaz vrši na ulaz preko NOS-a (negativna povratna sprega), usled čega se naponi na oba ulaza, i invertujući (-) i neinvertujući (+), izjednačavaju.
Imajte na umu da je neinvertirajući ulaz (+) spojen na masu, odnosno napon na njemu je 0V. U skladu s pravilom #1, invertirajući ulaz (-) također treba biti 0V.
Dakle, znamo napon na terminalima otpornika R1 i njegov otpor 1k. Dakle, uz pomoć možemo izvršiti proračun, i izračunati kolika struja teče kroz otpornik R1:
IR1 = UR1 / R1 = (4V-0V) / 1k = 4mA.
Pravilo #2 - Ulazi pojačala ne vuku struju
Dakle, struja koja teče kroz R1 teče dalje kroz R2!
Opet, koristimo Ohmov zakon i izračunavamo koliki pad napona dolazi na otporniku R2. Znamo njegov otpor i znamo koja struja kroz njega, dakle:
UR2 = IR2R2 = 4mA *2k = 8V.
Ispada da imamo 8V na izlazu? Ne sigurno na taj način. Da vas podsjetim da je ovo invertujuće pojačalo, odnosno ako na ulaz stavimo pozitivan napon, a na izlazu uklonimo negativni napon. Kako se to dešava?
To je zbog činjenice da je povratna sprega postavljena na invertirajućem ulazu (-), a da bi se izjednačili naponi na ulazu, pojačalo smanjuje potencijal na izlazu. Priključci otpornika mogu se smatrati jednostavnim, stoga, da bi potencijal na mjestu njihovog povezivanja bio jednak nuli, izlaz mora biti minus 8 volti: Uout. = -(R2/R1)*Uin.
Postoji još jedna kvaka povezana s trećim pravilom:
Pravilo broj 3 - naponi na ulazima i izlazima moraju biti u rasponu između pozitivnog i negativnog napona napajanja op-amp.
Odnosno, morate provjeriti da li se naponi koje smo mi izračunali zaista mogu dobiti preko pojačala. Često početnici misle da pojačalo radi kao izvor besplatne energije i stvara napon iz ničega. Ali moramo imati na umu da je i pojačalu potrebna snaga za rad.
Klasična pojačala rade na naponima od -15V i +15V. U takvoj situaciji, naših -8V, koje smo izračunali, je pravi napon, jer je u ovom opsegu.
Međutim, moderna pojačala često rade na ili ispod 5V. U takvoj situaciji nema šanse da nam pojačalo da minus 8V na izlazu. Stoga, kada dizajnirate kola, uvijek zapamtite da teoretski proračuni uvijek moraju biti podržani stvarnošću i fizičkim mogućnostima.
Treba napomenuti da invertujuće pojačalo ima jedan nedostatak. Već znamo da on ne opterećuje izvor signala, budući da ulazi pojačala imaju vrlo visok otpor i troše toliko malo struje da se u većini slučajeva može zanemariti (pravilo #2).
Invertujuće pojačalo ima ulaznu impedanciju jednaku otporu otpornika R1, u praksi se kreće od 1k ... 1M. Poređenja radi, pojačalo sa tranzistorskim ulazima sa efektom polja ima otpor reda od stotine megaoma, pa čak i gigaoma! Stoga je ponekad preporučljivo instalirati pratilac napona ispred pojačala.
