Amplificador no inversor: 5 datos importantes que debe saber

Introducción al amplificador no inversor

El amplificador no inversor es otro modo de funcionamiento de un amplificador estándar. Como sabemos, los amplificadores típicos tienen dos terminales: inversor y no inversor. Cuando las entradas se suministran a través de terminales no inversores, ese modo de funcionamiento se conoce como amplificador no inversor.

Teoría del amplificador no inversor

El principio de funcionamiento o la teoría detrás del amplificador no inversor es el mismo que el de un amplificador inversor y para el amplificador no inversor, la entrada se proporciona en el terminal no inversor. El amplificador amplifica la salida con una ganancia particular y la da en producción. La ganancia depende de los valores de resistencia y el sistema de retroalimentación está conectado con el amplificador inversor para generar retroalimentación negativa en el sistema. Como el sistema tiene retroalimentación negativa, este amplificador tiene más estabilidad pero una ganancia menor que un amplificador inversor con los mismos valores de resistencia.

Diagrama de circuito del amplificador no inversor

La siguiente imagen muestra el diagrama de circuito de un amplificador no inversor. En la imagen de abajo, Vin es el voltaje de entrada para el amplificador, R1 es la resistencia primaria, Rf es la resistencia de retroalimentación y 'I' es la corriente a través de la resistencia de retroalimentación. Estudie la imagen detenidamente, ya que se hará referencia a esta imagen como la imagen del amplificador no inversor en todo el artículo.

amplificador no inversor
Crédito de la imagen: Carga inductivaAmplificador no inversor Op-Amp, marcado como dominio público, más detalles sobre Wikimedia Commons

Diseño de amplificador no inversor

Diseñando un amplificador no inversor es una tarea bastante simple y directa. Inicialmente, el amplificador operacional se configura con su positivo y -ve. El voltaje de referencia y los contactos de tierra se realizan según sea necesario. Ahora, como es un amplificador no inversor, el voltaje de entrada se proporciona en el terminal no inversor y el terminal inversor está conectado a tierra a través de una resistencia y la resistencia de retroalimentación estándar está asociada con el amplificador inversor para proporcionar -ve. retroalimentación en el circuito amplificador no inversor.

¿Cómo funciona un amplificador no inversor?

El amplificador no inversor amplifica la señal de entrada proporcionada en el amplificador no inversor y las resistencias en el diseño del amplificador actúan como factor de ganancia en una ecuación matemática particular. Debido a la conexión a tierra virtual, el voltaje del punto B también aparece en el extremo 'A'. Así es como el nodo A tiene el mismo voltaje que el voltaje de entrada. Nuevamente, la misma corriente fluirá a través del terminal inversor que la de la ruta de retroalimentación.

Derivación del amplificador no inversor

Derivemos las ecuaciones del amplificador no inversor y otras fórmulas esenciales. Al principio, suponga que el cortocircuito virtual funciona para el amplificador.

Entonces, el voltaje en el nodo B será igual al voltaje en el nodo A.

Ahora, VB = Vin.

Por lo tanto, el Vin también aparecerá en el nodo A. Por lo tanto, podemos decir:

VA = Vino.

Supongamos que el voltaje de salida es Vo. Se dice que la resistencia a la retroalimentación es Rf. La corriente a través de la ruta de retroalimentación es "I". El "yo" se puede escribir como se muestra a continuación.

I = (Vo - VA) / Rf

O, I = (Vo / Rf) - (VA / Rf) —- (1)

La misma corriente fluye a través del terminal inversor. Entonces, la ecuación para esa terminal,

I = (VA - 0) / R1 = VA / R1 = Vin / R1 —- (2)

Igualando la ecuación (1) y la ecuación (2), podemos escribir -

(Vo / Rf) - (Vin / Rf) = Vin / R1

O, Vo / Rf = Vin / R1 + (Vin / Rf)

O Vo / Rf = Vin [(1 / R1) + (1 / Rf)]

O Vo / Rf = Vin [(Rf + R1) / (R1 Rf)]

O Vo = Vin [(Rf + R1) / R1]

O, V0 = Vin [1 + (Rf / R1)]

Esta es la salida final del amplificador no inversor.

Ecuación del amplificador no inversor

La ecuación de salida final del circuito se conoce como ecuación del amplificador no inversor. La ecuación da la relación entre el voltaje de entrada y de salida. El factor de ganancia también se puede observar en la ecuación.

V0 = Vin [1 + (Rf / R1)]

Esta es la ecuación del amplificador no inversor. Rf es la resistencia de retroalimentación, R1 es la resistencia conectada al terminal inversor. Los valores de estas resistencias afectan la tensión de entrada. Como podemos ver, si el valor de (Rf / R1) es mayor que 1, entonces hemos ganado en el sistema. Entonces, el factor (Rf / R1) debe aumentar tanto como sea posible. Pero eso se puede hacer hasta cierto punto.

Amplificador no inversor Vout

El vout o el voltaje de salida del amplificador no inversor nos dice por qué este conjunto de operaciones en el amplificador se llama amplificador no inversor. La ecuación de salida del amplificador no inversor se da como V0 = Vin [1 + (Rf / R1)].

De la ecuación anterior, podemos observar que la salida y la tensión de entrada están en la misma fase de operación. A diferencia de un terminal inversor, la salida del amplificador no se invierte a la fase negativa. Es por eso que el conjunto de operaciones se denomina amplificador no inversor.

Impedancia de entrada del amplificador no inversor

Un amplificador operacional ideal tiene la propiedad de una alta impedancia de entrada y es por eso que cada amplificador está diseñado para tener mayores impedancias de entrada. Los amplificadores no inversores no son una excepción. Muestran mayores impedancias de entrada en operaciones.

Ganancia de amplificador no inversor

La salida de un amplificador es la entrada multiplicada por la ganancia. La ganancia de los amplificadores depende de los valores de resistencia y del tipo de retroalimentación que tenga el amplificador. Para el sistema de retroalimentación negativa, la ganancia disminuye y la estabilidad del sistema aumenta, y para la retroalimentación positiva, la ganancia es mayor, pero la fuerza del sistema disminuye.

Para la ecuación: Vsal = k * Vin, k es la ganancia del amplificador.

(Punto que debe tenerse en cuenta: la ganancia es una relación entre el voltaje de salida y el voltaje de entrada suministrado. Por eso no tiene unidades).

Ganancia del amplificador no inversor

Hemos discutido anteriormente qué significa ganancia para un amplificador no inversor. Averigüemos la expresión exacta de la ganancia de un amplificador no inversor.

La expresión general del voltaje de salida del amplificador es Vsal = k * Vin.

El O / P equn del amplificador no inversor formulado como  

V0 = [1 + (Rf / R1)] * Vin.

Entonces, k se puede calcular mediante la comparación de las dos ecuaciones anteriores.

k = [1 + (Rf / R1)].

Esta expresión del resistor se conoce como la ganancia del amplificador no inversor y a partir de esto, podemos observar que si Rf = R1, Vo = 2 * Vin. Entonces, el voltaje de entrada se amplifica en un factor de 2. La relación (Rf / R1) generalmente controla la ganancia. El aumento de Rf aumenta el valor de ganancia.

Ganancia negativa del amplificador operacional no inversor

Un análisis detallado de la ganancia de Non-inverting amplificador operacional se hace previamente. La ganancia negativa del amplificador operacional no inversor se conoce como la ganancia exacta del amplificador. Se le da una nomenclatura diferente porque el amplificador operacional cuenta con retroalimentación negativa. Aunque el término es engañoso, muchos lectores piensan que indica que un amplificador no inversor proporciona las magnitudes negativas de ganancia.

Función de transferencia de amplificador no inversor

La función de transferencia de un sistema se refiere al proceso que describe o proporciona salida para cada entrada. Como el amplificador toma dos entradas y las amplifica, la función de transferencia reflejará lo mismo. La función de transferencia se puede escribir como:

Vo = k * Vi

Aquí Vo y Vi son las dos entradas y k es la ganancia.

Protoboard de amplificador no inversor

Para observar y examinar la funcionalidad de un amplificador no inversor en realidad, necesitamos hacer un circuito usando una PCB o una placa de pruebas. El experimento requiere algún equipo. Se enumeran a continuación.

  1. Resistencias de 1 kiloohmio y diez kiloohmios.
  2. IC741
  3. Conexión de cables
  4. CRO
  5. Tablero de circuitos
  6. Suministro de voltaje DC

La conexión de la placa se indica a continuación. Conecte el equipo correctamente y observe la forma de onda de salida en el CRO.

Ancho de banda del amplificador no inversor

Antes de conocer el ancho de banda de un amplificador no inversor, háganos saber el ancho de banda de un amplificador. El ancho de banda se menciona como el rango de frecuencia sobre el cual el amplificador del amplificador supera el 70.7%.

El ancho de banda de un amplificador no inversor se determina considerando el producto de ancho de banda de ganancia y luego dividiéndolo por la ganancia no inversora.

Cambio de fase del amplificador no inversor

Normalmente, el cambio de fase se denomina cambio en la magnitud de la señal de entrada. Hay una caja negra, y proporcionamos una señal de entrada de +5 V. Ahora, si recibimos -10 V como salida, entonces hay un cambio de fase dentro de la caja negra. Lo mismo ocurre con los amplificadores. Como proporcionamos entrada al amplificador no inversor, no hay cambio en la fase de un voltaje de un voltaje de salida. Entonces, podemos decir que hay un 0o cambio en la salida. Para un terminal inversor, el cambio de fase es -180o.

Ganancia del amplificador sumador no inversor

El amplificador sumador proporciona la suma amplificada de los voltajes de entrada como salida. En el siguiente circuito, hemos dado dos voltajes de entrada como V1 y V2 en el terminal no inversor del amplificador, ya que queremos crear un voltaje no inversor amplificador sumador.

amplificador no inversor
Image by: Carga inductivaAmplificador sumador de amplificador operacional, marcado como dominio público, más detalles sobre Wikimedia Commons

Aplicando la teoría de superposición para determinar el voltaje en los nodos, equiparamos los valores de corriente de la rama de retroalimentación y la rama del terminal inversor.

La ecuación de salida viene como: Vout = [1 + (Rf / Ra)] * [(V1 + V2) / 2]

Entonces, la ganancia del amplificador sumador no inversor es [1 + (Rf / Ra)] y esto es similar a los amplificadores no inversores típicos.

Aplicación de amplificador no inversor | Usos de amplificador no inversor.

  • Una de las aplicaciones importantes del amplificador no inversor es ofrecer una alta impedancia de entrada y este amplificador operacional no inversor es muy eficiente para esto.
  • Los amplificadores operacionales no inversores se utilizan para diferenciar entre circuitos pequeños dentro de un curso en cascada y complejo.
  • También se utilizan en consideración de ganancia variable.

¿Para qué se utilizan los amplificadores no inversores?

Los amplificadores no inversores se utilizan por sus altos valores de impedancia y mejores estabilidades debido a la retroalimentación negativa y la ganancia. La propiedad del amplificador no inversor que proporciona ganancia o resistencia en la salida lo hizo famoso por la diferenciación de circuitos para sistemas en cascada.

Ruido de amplificador inversor vs no inversor

Los amplificadores inversores proporcionan más ganancia de ruido que los amplificadores no inversores. Ocurre porque la fuente de corriente y voltajes encuentra un valor de ganancia diferente al de la salida. La ganancia de ruido es un parámetro muy importante para medir el rendimiento del amplificador.

Amplificador de búfer no inversor

El amplificador de búfer no inversor o el amplificador de búfer, o el amplificador operacional de búfer, es un tipo particular de amplificador operacional que toma la única entrada a través del amplificador no inversor y proporciona ganancia unitaria. El terminal inversor está en cortocircuito y la salida genera retroalimentación negativa. Dichos amplificadores ofrecen alta impedancia de entrada, menor impedancia de salida y altos ingresos de corriente.

Los búferes se utilizan para un disyuntor o para evitar la carga de la entrada.

amplificador no inversor
Image by: Carga inductivaBúfer de ganancia unitaria de amplificador operacional, marcado como dominio público, más detalles sobre Wikimedia Commons

Amplificador no inversor con condensador

Se puede agregar un capacitor con un amplificador no inversor para implementar varias funciones de transferencia. Un condensador puede convertir el amplificador no inversor en un integrador o un diferenciador.

Utilizando los condensadores, los amplificadores no inversores también se pueden transformar en circuitos acoplados de CA o en un 'riel medio suministrado'.

Amplificador no inversor con voltaje de referencia

Los amplificadores no inversores están configurados con voltajes de referencia. Los voltajes de referencia son esenciales para los amplificadores operacionales, ya que son el límite para las salidas. Un amplificador no puede ir más allá del voltaje de referencia positivo o por debajo del voltaje de referencia negativo.

Preguntas Frecuentes

1. ¿Para qué se utiliza un amplificador no inversor?

Respuesta Los amplificadores no inversores se utilizan por sus altos valores de impedancia y mejores estabilidades debido a la retroalimentación negativa y la ganancia. La propiedad del amplificador no inversor que proporciona ganancia o resistencia en la salida lo hizo famoso por la diferenciación de circuitos para sistemas en cascada.

2. ¿Cuál es mejor amplificador inversor o no inversor?

Respuesta Los amplificadores inversores son más preferidos que los amplificadores no inversores. La tasa de respuesta y la relación de rechazo de modo estándar (CMRR) es mayor para un amplificador inversor que para un amplificador no inversor.

3. Dibuje una forma de onda de amplificador no inversora.

Respuesta La siguiente imagen muestra la forma de onda del amplificador no inversor. Podemos observar que la salida se amplifica y está en la misma fase que la entrada.

amplificador no inversor
Waveform

4. ¿Para qué aplicación se usa un amplificador inversor y para qué aplicación se usa un amplificador no inversor?

Respuesta: Las aplicaciones donde el usuario necesita mayor ganancia, mejor velocidad de respuesta, mejor CMRR elegirán el amplificador inversor. Y si un usuario necesita una mayor estabilidad dinámica del sistema, debería ser apto para el amplificador no inversor.

5. ¿Cuáles son las ventajas de un amplificador inversor frente al no inversor?

Respuesta Un amplificador inversor proporciona más ganancia, una mejor velocidad de respuesta y un CMRR más alto que un amplificador no inversor.

6. ¿Cuáles son las condiciones típicas del amplificador no inversor para operar en la región lineal?

Respuesta Consideremos, Rs es una resistencia de entrada típica, Rf es la resistencia de retroalimentación, Vcc es el voltaje de saturación y Vg es un voltaje de referencia. La condición para trabajar en la región lineal de un amplificador operacional ideal será:

(Rs + Rf) / Rs> | Vcc / vg |

7. ¿Por qué no se aplica una tierra virtual a un amplificador no inversor?

Respuesta Aunque los alumnos hacen la pregunta con frecuencia, existe una falla técnica en el problema en sí. Virtual Ground es una propiedad del amplificador, pero no es un estatuto que pueda aplicarse realmente. Ahora, para un terminal no inversor, no hay ningún nodo presente en el circuito, lo cual no es bueno.

8. ¿Por qué la resistencia IP del opam inversor y no inversor es infinita?

Respuesta La resistencia de entrada de no invertir amplificador operacional es infinito, pero prácticamente si este valor de impedancia aumenta, entonces menor será la corriente que realmente consumirá. La condición es necesaria para que el amplificador operacional funcione y amplifique la señal de la semana de manera eficiente.

9. ¿Por qué no hay voltaje sobre la resistencia de retroalimentación en un amplificador no inversor?

Respuesta Para una seguidor de voltaje circuito no inversor, no hay caída de voltaje a través de la terminal inversora y, en el caso ideal, no debería haber ninguna corriente a través de la resistencia.

10. ¿Por qué el valor de las resistencias de retroalimentación debe ser mayor que el valor de las resistencias de entrada en el caso de un amplificador no inversor de amplificador OP?

Respuesta La ganancia de un amplificador no inversor se da como [1 + (Rf / Ra)]. Podemos observar que aumentar la Rf (resistencia a la retroalimentación) aumentará la ganancia general del sistema. Es por eso que el valor de la resistencia de retroalimentación se mantiene más excelente que los valores de la resistencia de entrada.

11. ¿Qué pasará si quiero agregar un capacitor de retroalimentación positiva en un amplificador no inversor? ¿Qué pasa con el ruido y el margen de fase?

Respuesta: Si agrega un capacitor de retroalimentación positiva a un amplificador no inversor, el circuito funcionará como un vibrador múltiple. El valor RC controlará la oscilación. El ruido y el margen de fase no son tan importantes.

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