تقویت کننده وارونگر با آپ امپ

تقویت کننده معکوس یکی از مدارات پایه ای تقویت کننده است. در این پیکره بندی قطعات به صورتی به آپ امپ متصل می شوند که فیدبک منفی برقرار گردد.

inverting op amp
تقویت کننده وارونگر

فرض کنید که امپدانس ورودی آپ امپ بی نهایت باشد. بنابراین، هیچ جریانی به داخل یا خارج از ورودی منفی تقویت کننده وارد نخواهد شد. از آنجايي که آپ امپ ، ولتاژ را در دو ورودی يكسان نگه می دارد، ورودی وارونگر (-) را می توان هم پتانسیل با زمین در نظر گرفت و به همین دلیل معمولا این پایه زمین مجازی نامیده می شود. علاوه بر این، طبق قانون کیرشهف، همه جریان های وارد شونده به یک گره باید از آن خارج شوند.

ولتاژ ورودی جریان ورودی زیر را ایجاد می کند:

inverting op amp formula 1

جريان خارج شونده از پایه مثبت آپ امپ برابر با جريان ورودي است:

inverting op amp formula 2

بنابراين ولتاژ در سراسر مقاومت فیدبک (RF) بدين صورت است:

inverting op amp formula 3

ولتاژ منفی است (نسبت به ولتاژ ورودی) ، چرا که جریان دارد از گره خارج می شود. به همين دليل است كه این مدار با نام تقویت کننده وارونگر نامیده می شود. توجه داشته باشید که مقیاس ولتاژهاي ورودی توسط مقادیر مقاومتهاي ورودی تعیین مي شود.

منابع خطای عمده در این مدار ولتاژ افست و جریان بایاس آپ امپ هستند. ولتاژ افست برروي ولتاژ آشکار شده در ورودي وارونگر تاثیر می گذارد كه ديگر 0 ولت نخواهد بود. جریان بایاس باعث بروز خطايي در مجموع جریانها خواهد شد. چرا که یک جریان کوچک به ورودیها داخل یا از آنها خارج می شود.

برای ورودیهاي AC، در پهنای باند آپ امپ محدودیت هایی وجود خواهد داشت.

امپدانس ورودي مدار تقویت کننده، برابر مقدار مقاومت ورودي خواهد بود. به ياد داشته باشيد كه سر دیگر مقاومت به زمين (مجازي ) متصل است.

بحث بالا با فرض منابع تغذیه دوبل صورت گرفته است. اگر از منبع تغذیه تکی استفاده شوند، زمین با یک گره ولتاژ مرجع VREF جايگزين مي شود كه معمولا مقدار آن نصف ولتاژ منبع تغذیه است و ولتاژ هاي ورودی و خروجی به جای زمین، نسبت به این ولتاژ سنجیده می شوند.

در مورد مدار تقویت کننده وارونگر با منبع تغذیه تکی ، جریان ورودی بصورت زير مي باشد:

inverting op amp formula 4

و جريان خروجي از رابطه زیر محاسبه می شود:

inverting op amp formula 5

بعدا مدار تقویت کننده وارونگر جمع کننده را بر اساس مداری که در این مطلب معرفی شد مورد بررسی قرار خواهیم داد.

karakit