Montaje cu A.O.

Amplificatorul inversor

Pornim cu urmatoarele ecuații:

$V_{in+} = V_{in-}$ - calculăm PSF pentru un circuit cu A.O. cu reacție negativă;
$V_{in+} = 0V$ - din schema circuitului;
$V_{in-} - V_{in} = (V_{out} - V_{in}) \frac{R_g}{R_f+R_g}$ - divizorul de tensiune $V_{out} - R_f - V_{in-} - R_g - V_{in}$ ; deoarece tensiunile au și valori negative, scriem cele două tensiuni ca diferență față de $V_{in}$ .

$V_{in-} - V_{in} = (V_{out} - V_{in}) \frac{R_g}{R_f+R_g} \] \[ -V_{in} = (V_{out} - V_{in}) \frac{R_g}{R_f+R_g} \] \[ -V_{in} \frac{R_f+R_g}{R_g} = V_{out} - V_{in} \] \[ -V_{in} \left( \frac{R_f}{R_g}+1 \right) = V_{out} - V_{in} \Bigg| + V_{in} \] \[ -V_{in} \frac{R_f}{R_g} = V_{out}$

Deducem că:

$V_{out} = -V_{in} \frac{R_f}{R_g}$

Amplificatorul neinversor

Deoarece știm că cele doua borne ale amplificatorului (inversoare și neinversoare) au aceeași tensiune, putem scrie:

$V_{in} = V_{out} \frac{R_g}{R_g+R_f}$

De aici reiese că:

$V_{out} = V_{in} \frac{R_g+R_f}{R_g} = V_{in} \left( 1 + \frac{R_f}{R_g} \right)$

Amplificatorul repetor

În cazul în care dorim $V_{out} = V_{in}$ , raportul $\frac{R_g+R_f}{R_g}$ trebuie să tindă la 1. Asta înseamnă că $R_f \rightarrow 0$ (rezistența $R_f$ ar trebui înlocuită cu un fir) iar $R_g \rightarrow \infty$ (rezistența $R_g$ ar trebui eliminată din circuit).

Comparatorul cu histerezis (Schmitt Trigger)

În practică, folosim astfel de montaje pentru a compara tensiuni venite de la senzori, cu un prag dat, pentru a declanșa alte mecanisme (ex: “pornesc ventilatorul din laptop dacă temperatura citită de placa de bază este de peste 45 grade Celsius”).

Dacă implementarea este una simpla (fără histerezis), valoarea de la senzor fluctueazâ în jurul pragului dat (“placa de bază citește o temperatura între 44.8 și 45.2”), mecanismele vor fi pornite și oprite foarte des.

Observați “glitch”-urile care apar în simularea de mai jos atunci când tensiunea de intrare se apropie de 0V.

Un circuit cu histerezis este prezentat în simualrea de mai jos:

Cand ieșirea este High ( $V_{out} = 15V$ ), pragul de comparare este:

$V_{in+} = V_{out} * \frac{R_2}{R_1 + R_2} = 15 * \frac{30k}{30k + 20k} = 15 * 0.6 = 9V$

Pentru a avea $V_{out}$ în starea High, avem condiția: $V_{in-} < V_{in+}$ .
Pentru a face tranzitia High→Low, avem condiția: $V_{in-} > 9V$ .
Când ieșirea este Low ( $V_{out} = -15V$ ), pragul de comparare este:

$V_{in+} = V_{out} * \frac{R_2}{R_1 + R_2} = -15 * \frac{30k}{30k + 20k} = -15 * 0.6 = -9V$

Pentru a avea $V_{out}$ în starea Low, avem condiția: $V_{in-} > V_{in+}$ .
Pentru a face tranziția Low→High, avem condiția: $V_{in-} < -9V$ .

Deoarece tensiunea de intrare nu poate varia instantaneu între $+9V$ și $-9V$ , tensiunea de la ieșirea circuitului este mult mai stabilă (nu avem “glitch”-uri).