Applications d'amplification opérationnelle

On dit qu'un circuit est linear, s'il existe une relation linéaire entre son entrée et la sortie. De même, un circuit est ditnon-linear, s'il existe une relation non linéaire entre son entrée et sa sortie.

Les amplificateurs opérationnels peuvent être utilisés dans des applications linéaires et non linéaires. Voici les applications de base de l'ampli-op -

• Amplificateur inverseur
• Amplificateur non inverseur
• Suiveur de tension

Ce chapitre décrit ces applications de base en détail.

Amplificateur inverseur

Un amplificateur inverseur prend l'entrée via sa borne inverseuse à travers une résistance $ R_ {1} $, et produit sa version amplifiée comme sortie. Cet amplificateur amplifie non seulement l'entrée, mais l'inverse également (change de signe).

le circuit diagram d'un amplificateur inverseur est illustré dans la figure suivante -

Notez que pour un ampli-op, la tension à la borne d'entrée inverseuse est égale à la tension à sa borne d'entrée non inverseuse. Physiquement, il n'y a pas de court-circuit entre ces deux terminaux maisvirtually, ils sont dans short avec l'un l'autre.

Dans le circuit illustré ci-dessus, la borne d'entrée non inverseuse est connectée à la masse. Cela signifie que zéro volt est appliqué à la borne d'entrée non inverseuse de l'amplificateur opérationnel.

Selon le virtual short concept, la tension à la borne d'entrée inverseuse d'un ampli-op sera de zéro volt.

le nodal equation au nœud de ce terminal est comme indiqué ci-dessous -

$$ \ frac {0-V_i} {R_1} + \ frac {0-V_0} {R_f} = 0 $$

$$ => \ frac {-V_i} {R_1} = \ frac {V_0} {R_f} $$

$$ => V_ {0} = \ gauche (\ frac {-R_f} {R_1} \ droite) V_ {t} $$

$$ => \ frac {V_0} {V_i} = \ frac {-R_f} {R_1} $$

Le rapport de la tension de sortie $ V_ {0} $ et de la tension d'entrée $ V_ {i} $ est le gain ou gain de tension de l'amplificateur. Par conséquent, lagain of inverting amplifier est égal à $ - \ frac {R_f} {R_1} $.

Notez que le gain de l'amplificateur inverseur a un negative sign. Il indique qu'il existe une différence de phase de 180 ⁰ entre l'entrée et la sortie.

Amplificateur non inverseur

Un amplificateur non inverseur prend l'entrée via sa borne non inverseuse et produit sa version amplifiée comme sortie. Comme son nom l'indique, cet amplificateur amplifie simplement l'entrée, sans inverser ni changer le signe de la sortie.

le circuit diagram d'un amplificateur non inverseur est illustré dans la figure suivante -

Dans le circuit ci-dessus, la tension d'entrée $ V_ {i} $ est directement appliquée à la borne d'entrée non inverseuse de l'ampli-op. Ainsi, la tension à la borne d'entrée non inverseuse de l'ampli opérationnel sera $ V_ {i} $.

En utilisant voltage division principle, nous pouvons calculer la tension à la borne d'entrée inverseuse de l'ampli-op comme indiqué ci-dessous -

$$ => V_ {1} = V_ {0} \ gauche (\ frac {R_1} {R_1 + R_f} \ droite) $$

Selon le virtual short concept, la tension à la borne d'entrée inverseuse d'un amplificateur opérationnel est la même que celle de la tension à sa borne d'entrée non inverseuse.

$$ => V_ {1} = V_ {i} $$

$$ => V_ {0} \ gauche (\ frac {R_1} {R_1 + R_f} \ droite) = V_ {i} $$

$$ => \ frac {V_0} {V_i} = \ frac {R_1 + R_f} {R_1} $$

$$ => \ frac {V_0} {V_i} = 1 + \ frac {R_f} {R_1} $$

Maintenant, le rapport entre la tension de sortie $ V_ {0} $ et la tension d'entrée $ V_ {i} $ ou le gain de tension ou gain of the non-inverting amplifier est égal à $ 1 + \ frac {R_f} {R_1} $.

Notez que le gain de l'amplificateur non inverseur a un positive sign. Il indique qu'il n'y a pas de différence de phase entre l'entrée et la sortie.

Suiveur de tension

UNE voltage followerest un circuit électronique, qui produit une sortie qui suit la tension d'entrée. C'est un cas particulier d'amplificateur non inverseur.

Si nous considérons la valeur de la résistance de rétroaction, $ R_ {f} $ comme zéro ohms et (ou) la valeur de la résistance, 1 comme infini ohms, alors un amplificateur non inverseur devient un suiveur de tension. lecircuit diagram d'un suiveur de tension est illustré dans la figure suivante -

Dans le circuit ci-dessus, la tension d'entrée $ V_ {i} $ est directement appliquée à la borne d'entrée non inverseuse de l'amplificateur opérationnel. Ainsi, la tension à la borne d'entrée non inverseuse de l'ampli-op est égale à $ V_ {i} $. Ici, la sortie est directement connectée à la borne d'entrée inverseuse de l'ampli-op. Par conséquent, la tension à la borne d'entrée inverseuse de l'ampli-op est égale à $ V_ {0} $.

Selon le virtual short concept, la tension à la borne d'entrée inverseuse de l'amplificateur opérationnel est la même que celle de la tension à sa borne d'entrée non inverseuse.

$$ => V_ {0} = V_ {i} $$

Ainsi, la tension de sortie $ V_ {0} $ d'un suiveur de tension est égale à sa tension d'entrée $ V_ {i} $.

Ainsi, le gain of a voltage follower est égal à un puisque la tension de sortie $ V_ {0} $ et la tension d'entrée $ V_ {i} $ du suiveur de tension sont identiques.