Nichtinvertierender Verstärker

TEILE UND MATERIALIEN

• Operationsverstärker, Modell 1458 oder 353 empfohlen (Radio Shack Katalog # 276-038 bzw. 900-6298)
• Drei 6-Volt-Batterien
• Zwei 10 kΩ Potentiometer, linear verjüngt (Radio Shack Katalog # 271-1715)

QUERVERWEISE

Lektionen in Stromkreisen , Band 3, Kapitel 8:„Operationsverstärker“

LERNZIELE

• Um zu veranschaulichen, wie man einen Operationsverstärker als Single-Ended-Verstärker verwendet
• Um zu veranschaulichen, wie geteiltes negatives Feedback verwendet wird

SCHEMATISCHES DIAGRAMM

ILLUSTRATION

ANLEITUNG

Diese Schaltung unterscheidet sich nur in einem Punkt vom Spannungsfolger:Die Ausgangsspannung wird über ein Spannungsteilerpotentiometer auf den invertierenden (-) Eingang „zurückgekoppelt“ und nicht direkt angeschlossen. Mit nur einem Bruch der an den invertierenden Eingang zurückgeführten Ausgangsspannung gibt der Operationsverstärker ein entsprechendes Vielfaches . aus der am nichtinvertierenden (+) Eingang erfassten Spannung, um die Eingangsdifferenzspannung nahe Null zu halten.

Mit anderen Worten, der Operationsverstärker funktioniert jetzt als Verstärker mit einer steuerbaren Spannungsverstärkung, diese Verstärkung wird durch die Position des Rückkopplungspotentiometers (R₂ ).

R₂ einstellen bis etwa zur Mittelposition. Dies sollte eine Spannungsverstärkung von etwa 2 ergeben. Messen Sie sowohl die Eingangs- als auch die Ausgangsspannung für mehrere Positionen des Eingangspotentiometers R₁ . Verschiebe R₂ zu einer anderen Position und wiederholen Sie die Spannungsmessungen für mehrere Positionen von R₁ . Für jedes gegebene R₂ Position sollte das Verhältnis zwischen Ausgangs- und Eingangsspannung gleich sein.

Sie werden auch feststellen, dass die Eingangs- und Ausgangsspannungen immer positiv gegenüber Masse sind. Da die Ausgangsspannung bei positivem Anstieg der Eingangsspannung in positiver Richtung ansteigt, wird dieser Verstärker als nichtinvertierend bezeichnet .

Wenn die Ausgangs- und Eingangsspannungen invers zueinander stehen (d. h. eine positive steigende Eingangsspannung führt zu einer positiv fallenden oder negativ steigenden Ausgangsspannung), dann würde der Verstärker als invertieren bezeichnet Typ. Die Möglichkeit, einen Operationsverstärker auf diese Weise zu nutzen, um einen Verstärker mit steuerbarer Spannungsverstärkung zu schaffen, macht diese Schaltung zu einer äußerst nützlichen Schaltung.

Es würde einiges mehr Design- und Fehlerbehebungsaufwand erfordern, um eine ähnliche Schaltung mit diskreten Transistoren herzustellen. Versuchen Sie, R₂ . anzupassen für maximale und minimale Spannungsverstärkung.

Was ist der niedrigste Spannungsverstärkung mit dieser Verstärkerkonfiguration erreichbar? Warum denkst du ist das so?

COMPUTER-SIMULATION

Schema mit SPICE-Knotennummern:

Netzliste (erstellen Sie eine Textdatei mit dem folgenden Text, wörtlich):

Nichtinvertierender Verstärker vinput 1 0 r2 3 2 5k r1 2 0 5k rbogus 1 0 1meg e1 3 0 1 2 999meg rload 3 0 10k .dc vinput 5 5 1 .print dc v(1,0) v(3,0 ) .ende 

Mit R₁ und R₂ in der Simulation gleich auf 5 kΩ eingestellt, ahmt es das Rückkopplungspotentiometer der realen Schaltung in Mittelstellung nach (50 %). Um das Potentiometer in der 75%-Position zu simulieren, stellen Sie R₂ . ein bis 7,5 kΩ und R₁ bis 2,5 kΩ.

VERWANDTES ARBEITSBLATT:

• Arbeitsblatt für invertierende und nicht invertierende OpAmp-Spannungsverstärkerschaltungen