Cấu hình bộ khuếch đại hoạt động không pha đảo ngược là một loại mạch khuếch đại tín hiệu có điện áp đầu ra cùng pha với điện áp đầu vào do phản hồi dương.

Giới thiệu về bộ khuếch đại hoạt động không pha

Đối với cấu hình Kết quả là, tín hiệu đầu ra của op-amp có pha "cùng pha" với tín hiệu đầu vào của chính op-amp, do đó độ lợi điện áp đầu ra của bộ khuếch đại là "dương" và ngược lại với cấu hình bộ khuếch đại đảo pha ban đầu.

Điều khiển phản hồi bộ khuếch đại hoạt động không đảo ngược đạt được bằng cách hướng một phần nhỏ tín hiệu điện áp đầu ra trở lại đầu vào đảo ngược (-) thông qua mạng chia điện áp Rƒ - R2, mạng này một lần nữa kích hoạt phản hồi âm.

Cấu hình vòng kín này tạo ra một mạch khuếch đại không đảo ngược không pha rất ổn định. Rin tiếp cận vô cực vì không có dòng điện chạy vào cực đầu vào dương (điều kiện lý tưởng) và đường trở kháng đầu ra thấp, như hình dưới đây.

Cấu hình bộ khuếch đại hoạt động không pha

Trong hướng dẫn trước về Bộ khuếch đại đảo ngược, Chúng tôi đã đề cập rằng đối với một op-amp lý tưởng, "không có dòng điện chạy vào thiết bị đầu cuối đầu vào" của bộ khuếch đại và "V1 luôn bằng V2", điều này là do điểm tiếp giáp của tín hiệu đầu vào và tín hiệu phản hồi (V1) có cùng tiềm năng.

Nói cách khác, Do nút thế giới ảo này, các điện trở Rƒ và R2 tạo thành một mạng phân chia tiềm năng đơn giản. Độ lợi điện áp của mạch được xác định bởi tỷ lệ R2 và Rƒ, như hình dưới đây.

Mạng lưới phân chia tiềm năng tương đương

Sau đó sử dụng công thức để tính điện áp đầu ra của mạng chia tiềm năng. Chúng ta có thể tính toán độ lợi điện áp vòng kín (AV) của bộ khuếch đại không đảo ngược như sau.

Tăng của bộ khuếch đại hoạt động không đảo ngược

Sau đó, độ lợi điện áp vòng kín của cấu hình bộ khuếch đại hoạt động không đảo ngược được xác định như sau:

Từ phương trình trên, có thể thấy rằng độ lợi vòng kín tổng thể của bộ khuếch đại đảo ngược không pha luôn lớn hơn. Nó vốn dĩ dương và được xác định bởi tỷ lệ của hai giá trị điện trở, Rƒ và R2.

Nếu giá trị của điện trở phản hồi Rƒ bằng không. Độ lợi của mạch khuếch đại chính xác là một (một). Nếu điện trở R2 bằng không Giá trị tăng sẽ tiến gần đến vô cực. Tuy nhiên, trong thực tế, Độ lợi điện áp được giới hạn ở độ lợi vi sai vòng hở của bộ khuếch đại tín hiệu hoạt động (AO).

Chúng tôi có thể dễ dàng chuyển đổi cấu hình bộ khuếch đại hoạt động bên trong thành cấu hình bộ khuếch đại không sử dụng. Chỉ cần thay đổi kết nối đầu vào như hình minh họa.

Dòng điện áp (Unity Gain Buffer)

Nếu chúng ta tạo một điện trở phản hồi, Rƒ bằng không (Rƒ = 0) và điện trở R2 bằng vô hạn (R2 = ∞). Mạch kết quả sẽ có giá trị khuếch đại không đổi là "1" (một) vì tất cả điện áp đầu ra được đưa trở lại các cực đầu vào đảo ngược (phản hồi âm) thông qua đoản mạch giữa đầu ra và đầu vào.

Cấu hình cơ bản này tạo ra một loại mạch khuếch đại tín hiệu không đảo ngược đặc biệt được gọi là Voltage Follower. Điều này sau này sẽ trở thành một trong nhiều khối xây dựng opamp cơ bản được gọi là "Unity Gain Buffer".

Điều này là do tín hiệu đầu vào được kết nối trực tiếp với đầu vào không đảo ngược của ampchất lót. Do đó, tín hiệu đầu ra không bị đảo ngược. Do đó, mạch dòng điện áp Vout = Vin lý tưởng để trở thành nguồn cung cấp điện áp không đổi hoặc bộ điều chỉnh điện áp vì đặc tính cách ly tín hiệu đầu vào và đầu ra của nó.

Ưu điểm của việc cấu hình bộ giảm điện áp với một độ lợi là nó có thể được sử dụng khi khớp các giá trị trở kháng hoặc cách ly mạch quan trọng hơn so với khuếch đại điện áp hoặc dòng điện. Điều này là do cấu hình này duy trì điện áp tín hiệu đầu vào tại các cực đầu ra.

Ngoài ra Trở kháng đầu vào của mạch dòng chảy điện áp cũng rất cao. Trở kháng đầu ra của op-amp rất thấp, vì giả sử op-amp có điều kiện phù hợp, nó sẽ không bị ảnh hưởng bởi sự thay đổi tải.

Biểu đồ điện áp của bộ khuếch đại hoạt động không đảo ngược.

Trong cấu hình mạch không đảo chiều pha này, Trở kháng đầu vào Rin tăng lên vô cực, trong khi trở kháng phản hồi Rƒ giảm xuống không.

Điều này là do đầu ra được kết nối trực tiếp với thiết bị đầu cuối đầu vào đảo ngược âm. Do đó, giá trị phản hồi là 100%, vì vậy Vin hoàn toàn bằng Vout. Điều này gây ra độ lợi không đổi là 1 hoặc 1 khi điện áp đầu vào Vin được cung cấp cho đầu vào không đảo ngược. Do đó, độ lợi điện áp của bộ khuếch đại được định nghĩa là:

Điều này là do không có dòng điện chạy vào các thiết bị đầu cuối đầu vào đảo ngược không pha. Do đó, bất kỳ giá trị điện trở nào cũng có thể được đưa vào vòng phản hồi mà không ảnh hưởng đến các đặc tính của mạch, vì không có dòng điện chạy qua nó. Điện áp giảm nằm giữa mạch, vì vậy nó bằng không. Điều này dẫn đến không mất năng lượng.

Bởi vì giá trị trở kháng đầu vào quá cao, bộ đệm khuếch đại (bộ phao điện áp) có thể được sử dụng để có được giá trị khuếch đại công suất cao, vì năng lượng dư thừa đến từ đường ray nguồn của op-amp và đi qua đầu ra của op-amp đến tải, không trực tiếp từ đầu vào.

Tuy nhiên, Trong hầu hết các mạch đệm thống nhất thực sự, có dòng điện rò rỉ và dung lượng ký sinh xảy ra. Do đó, cần phải có điện trở có giá trị thấp (thường là 1kΩ). Điều này sẽ mang lại sự ổn định, đặc biệt nếu bộ khuếch đại đang hoạt động ở loại phản hồi hiện tại.

Mạch giảm điện áp hoặc bộ đệm khuếch đại là một loại mạch khuếch đại. Một loại phi pha đặc biệt và rất hữu ích thường được sử dụng trong thiết bị điện tử để cách ly các mạch với nhau, đặc biệt là trong các bộ lọc hoạt động, có thể thay đổi, bậc cao hoặc phím sallen để tách bước lọc này với bước lọc khác.

Kết luận: Độ lợi điện áp vòng kín của mạch phao là "1" hoặc 1. Độ lợi điện áp vòng hở của mạch khuếch đại quang không có tín hiệu phản hồi là vô hạn. Chúng ta có thể kiểm soát độ lợi được tạo ra bởi mạch khuếch đại quang đảo ngược không pha từ 1 đến vô cực.