Niet-Inverterende Versterker: Bouwen, Testen en Beheersen van Op-amp Versterkingscontrole

ONDERDELEN EN MATERIALEN

• Operationele versterker: model 1458 of 353 (Radio Shack catalogus # 276‑038 / # 900‑6298)
• Drie 6 V batterijen
• Twee 10 kΩ lineaire potentiometers (Radio Shack catalogus # 271‑1715)

NASLAGWERKEN

Lessons In Electric Circuits, Deel 3, Hoofdstuk 8: "Operationele Versterkers"

LEERDOELEN

• Het gebruik van een op-amp als eenzijdige versterker demonstreren.
• Illustreren hoe gedeelde negatieve terugkoppeling instelbare versterking stelt.

SCHEMATISCH DIAGRAM

ILLUSTRATIE

INSTRUCTIES

Het circuit verschilt van een eenvoudige spanningvolger alleen in het terugkoppelpad: in plaats van een directe verbinding, voedt een spanningdelende potentiometer (R₂) een fractie van de uitgang terug naar de inverterende ingang. Deze opstelling dwingt de op-amp de uitgang te sturen naar een waarde die de differentiële invoerspanning bij nul houdt, wat een spanningsversterking oplevert die ingesteld wordt door de positie van de potentiometer.

Zet R₂ op ongeveer de middenpositie. De versterking zou dicht bij 2 moeten liggen. Meet de in- en uitgangsspanningen bij verschillende instellingen van de invoerpotentiometer (R₁). Verplaats R₂ vervolgens naar een nieuwe positie en herhaal de metingen. Voor elke R₂-instelling blijft de verhouding uitgang-tot-invoer constant.

Omdat de uitgangsspanning in dezelfde richting verandert als de invoer, wordt de versterker geclassificeerd als niet-inverterend. Als de uitgang tegengesteld zou bewegen ten opzichte van de invoer, zou het een inverterende versterker zijn. Deze eenvoudige configuratie stelt precieze, instelbare versterking toe zonder de complexiteit van discrete transistorontwerpen.

Experimenteer door R₂ te variëren om de maximaal en minimaal bereikbare versterking te vinden. Overweeg: Wat is de laagst mogelijke versterking met deze opstelling en waarom?

COMPUTERSIMULATIE

SPICE-schematic met knooppunternummers:

Netlist (maak een tekstbestand met de volgende inhoud):

Niet-inverterende versterker
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)
.end

Met R₁ = R₂ = 5 kΩ vertegenwoordigt de simulatie de middenpositie (50 %). Om een 75 % positie na te bootsen, stel R₂ = 7,5 kΩ en R₁ = 2,5 kΩ in.

GERELATEERD WERKBLAD

• Inverterende en Niet-inverterende Op‑Amp Spanningversterker Circuits Werkblad