Elektrotechnik und Elektronik

OPV-Verstärkungs- und Rückkopplungsrechner

Berechne Verstärkung und Ausgang invertierender oder nichtinvertierender OPVs oder suche Normwiderstandspaare für eine Zielverstärkung.

Deine Eingaben

Verstärkerschaltung

Berechnungsmodus

Vin · Eingangsspannung · V

Vref · Referenzspannung · V

Rg · Verstärkungswiderstand · kΩ

Rf · Rückkopplungswiderstand · kΩ

Ausgangsgrenzen anwenden

Minimum · Vout · V

Maximum · Vout · V

Nutze erreichbare Ausgangsspannungen aus dem Datenblatt, nicht die Versorgungsschienen. Der begrenzte Ausgang ist eine Schätzung.

Ideales Gleichstrommodell. Prüfe Eingangs-Gleichtaktbereich, Bandbreite, Anstiegsgeschwindigkeit und Belastbarkeit im Datenblatt.

Deine Ergebnisse

Spannungsverstärkung: —

Ideale Ausgangsspannung: —

Geschätzter begrenzter Ausgang: —

Rückkopplungswiderstand: —

FormelG = 1 + Rf / Rg

Die Verstärkung eines Operationsverstärkers einstellen und Rückkopplungswiderstandspaare vergleichen

Berechnen Sie die ideale Verstärkung bei geschlossener Rückkopplung und die Ausgangsspannung eines invertierenden oder nichtinvertierenden Verstärkers. Berücksichtigen Sie eine Referenzspannung, vergleichen Sie Vorzugswiderstände für die Rückkopplung und begrenzen Sie optional den Ausgang durch selbst eingegebene Grenzen. Das Werkzeug modelliert einen idealen Verstärker und eine statische Ausgangsbegrenzung; Bandbreite, Anstiegsgeschwindigkeit, Eingangsbereichsgrenzen oder lastabhängiger Ausgangsspannungshub werden nicht berechnet.

Schritt für Schritt

Wählen Sie Verstärkertopologie und Berechnungsmodus. Geben Sie Eingangs- und Referenzspannung ein, danach Rin oder Rg und den Rückkopplungswiderstand Rf. Die Widerstandsfelder verwenden standardmäßig kΩ.
Aktivieren Sie optional die Ausgangsgrenzen und geben Sie die tatsächliche untere und obere Ausgangsgrenze ein, die Sie modellieren möchten. Vergleichen Sie idealen und begrenzten Ausgang und prüfen Sie, ob der Status eine Begrenzung anzeigt.
Wählen Sie zum Vergleich von Widerstandspaaren den Suchmodus und geben Sie den Betrag der Zielverstärkung, die Widerstandsskala und die Vorzugsreihe ein. Prüfen Sie die aufgeführten Verstärkungsfehler; übernehmen Sie ein Paar, um in den Berechnungsmodus zurückzukehren und seinen Ausgang zu prüfen.

Einstellungen und Grenzen

Verstärkung und Referenz: Die invertierende Verstärkung ist G = −Rf / Rin; die nichtinvertierende Verstärkung ist G = 1 + Rf / Rg. Der Ausgang ist Vout = Vref + G × (Vin − Vref). Die Referenz wird bei der invertierenden Schaltung an den nichtinvertierenden Eingang oder bei der nichtinvertierenden Schaltung an das untere Ende von Rg angeschlossen.
Ausgangsgrenzen: Die untere Grenze muss unter der oberen Grenze liegen. Das Modell begrenzt den idealen Ausgang auf die eingegebenen Werte; es leitet sie nicht aus den Versorgungsschienen ab. Der tatsächliche Ausgangsspannungshub hängt vom gewählten Verstärker und den Betriebsbedingungen ab, daher sollten Sie geeignete Grenzen aus seinen Spezifikationen verwenden.
Widerstandssuche: Die Suche verwendet auch für einen invertierenden Verstärker einen positiven Verstärkungsbetrag; die aufgeführte invertierende Verstärkung ist negativ. Die nichtinvertierende Zielverstärkung muss mindestens 1 betragen. Die begrenzte Suche listet bis zu fünf Vorzugswertpaare auf und gibt den relativen Verstärkungsfehler an; Widerstandstoleranzen und Verstärkerfehler werden nicht berücksichtigt.

Durchgerechnetes Beispiel

Wählen Sie die nichtinvertierende Berechnung mit Vin = 0.2 V, Vref = 0 V, Rg = 10 kΩ und Rf = 90 kΩ. Aktivieren Sie Ausgangsgrenzen von 0 V und 3.3 V. Die Verstärkung beträgt 10 V/V und der Ausgang 2 V.

Erwartetes Ergebnis
Vin	G	Vout*	Vout (0–3.3 V)
0.2 V	10 V/V	2 V	2 V
0.4 V	10 V/V	4 V	3.3 V

Erhöhen Sie Vin auf 0.4 V, ohne die Widerstände zu ändern. Der ideale Ausgang beträgt nun 4 V, das begrenzte Ergebnis jedoch 3.3 V, und der Status zeigt eine Begrenzung an. Die Verstärkungsberechnung bleibt gleich; die eingegebene Ausgangsobergrenze verhindert, dass der modellierte Ausgang dem idealen Wert folgt.

Fragen und Fehlerbehebung

Warum ist das invertierende Ergebnis negativ?

Bei einer Referenz von null erzeugt ein positiver Eingang durch die negative Verstärkung einen negativen idealen Ausgang. Eine Schaltung mit einfacher Versorgung kann diesen Wert möglicherweise nicht erreichen. Legen Sie eine geeignete Referenz und realistische Ausgangsgrenzen fest, bevor Sie das Ergebnis als Arbeitspunkt interpretieren.

Garantiert ein korrektes Widerstandsverhältnis das erwartete Signal?

Das Verhältnis definiert diese ideale statische Verstärkung. Für Frequenzgang, Eingangsgleichtaktbereich, Ausgangsbelastung, Vorspannungseffekte und Stabilität sind die Spezifikationen des tatsächlichen Verstärkers nötig. Verwenden Sie das separate Werkzeug für Bandbreite und Anstiegsgeschwindigkeit, um diese Grenzen der Signalgeschwindigkeit zu untersuchen.

Warum bleiben Suchergebnisse oder berechnete Werte leer?

Prüfen Sie auf einen positiven Eingangswiderstand, einen nichtnegativen Rückkopplungswiderstand, gültige Einheiten und richtig geordnete Ausgangsgrenzen. Die Suche benötigt außerdem einen gültigen Verstärkungsbetrag und eine gültige Widerstandsskala. Eingangs- und Referenzspannungen dürfen Vorzeichen haben, ungültige Widerstands- oder Zieleingaben müssen jedoch korrigiert werden.