Invertujúci napäťový zosilňovač :)

Zapojenie na obrázku 3 predstavuje jednu z najčastejšie používaných operačných sietí.

Obrázok 3 – Invertujúci napäťový zosilňovač

R₁ - vstupný odpor
R_L - záťaž
R_Z - spätnoväzbový odpor
U₁ - vstupné napätie
U_D - diferenčné napätie
U₀ - výstupné napätie

Napätie U₁ je privádzané na invertujúci vstup (-) cez odpor R₁. Do tohto uzla (bod 1) je súčasne zapojený cez odpor R_Z výstup zosilňovača. Odpor R_L pripojený z výstupu na zem predstavuje záťaž. Neinvertujúci vstup (+) je uzemnený.

Bod (uzol) 1 sa nazýva nulový bod (virtuálna zem) a má proti zemi nulové napätie. Za predpokladu, že ide o ideálny operačný zosilňovač, musí pre bod 1 platiť:

Ak má byť prúd I_ = 0_, musí byť prúd  kompenzovaný prúdom  a musí teda platiť (I. Kirchhoffov zákon):

a z toho

(a)

Vstupné napätie U₁  je celé vložené na odpor R₁ (jeho pravý koniec je virtuálne uzemnený) a vyvoláva ekvivalentný vstupný prúd I₁ (z Ohmovho zákona):

a z toho:

(b)

Výstupné napätie U₀  je vložené na odpor R_Z a je príčinou vzniku spätnoväzbového prúdu I_Z. Podobne ako v predchádzajúcom prípade platí z Ohmovho zákona: 

(c)

 a z toho:

Výstupným prúdom I_Z je napájaný tak spätnoväzbový odpor R_Z, ako aj odpor záťaže R_L, a teda platí:

Dosadením rovníc (b) a (c) do rovnice (a) dostaneme operačnú rovnicu invertujúceho napäťového zosilňovača:

a po úprave:

prípadne:

Je zrejmé, že z poslednej rovnice platí:

čiže zosilnenie A obvodu je určené záporným pomerom odporov  R_Z a R₁.

Rozborom predchádzajúcej rovnice dostaneme:

• pre spätnoväzbový odpor R_Z=0 bude zosilnenie A=0,
• pre vstupný odpor R₁=0 bude zosilnenie  nekonečné,
• vstupný odpor je daný veľkosťou odporu R₁,
• výstupný odpor je nulový – operačná rovnica nezávisí od odporu R_L,
• výstupná veličina má opačnú polaritu (prípadne fázu) ako veličina vstupná.

Všeobecná rovnica invertujúceho napäťového zosilňovača

V operačnej rovnici možno ohmické odpory R_Z a R₁ nahradiť všeobecnými impedanciami Z_Z a Z₁, ktoré sa môžu vytvoriť kombináciami tak pasívnych, ako aj aktívnych prvkov. Ideálna rovnica všeobecného invertujúceho zosilňovača bude mať tvar:

Operačný zosilňovač jednoducho

x

Operačné zosilňovače

Dobré, použiteľné stránky:
· Operační zesilovač - zapojení s neinvertujícím vstupem,
· Operační zesilovač - zapojení s invertujícím vstupem.

Hodnotenie užitočnosti článku:

• ← Integrovaný obvod (IO, Integrated Circuit, IC) :)
• Ión, anión, katión :) →