Listrik dan elektronika

Kalkulator Penguatan dan Umpan Balik Op-Amp

Hitung penguatan dan keluaran op-amp membalik atau tak membalik, atau cari pasangan resistor standar untuk penguatan target.

Nilai masukan

Rangkaian penguat

Mode perhitungan

Vin · Tegangan masukan · V

Vref · Tegangan referensi · V

Rg · Resistor pengatur penguatan · kΩ

Rf · Resistor umpan balik · kΩ

Terapkan batas keluaran

Minimum · Vout · V

Maksimum · Vout · V

Gunakan tegangan keluaran yang dapat dipakai dari lembar data, bukan rel catu. Keluaran terbatas adalah perkiraan.

Model DC ideal. Periksa rentang mode bersama masukan, lebar pita, laju perubahan dan kemampuan beban di lembar data.

Hasil Anda

Penguatan tegangan: —

Tegangan keluaran ideal: —

Perkiraan keluaran terbatas: —

Resistor umpan balik: —

RumusG = 1 + Rf / Rg

Tetapkan penguatan op-amp dan bandingkan pasangan resistor umpan balik

Hitung penguatan loop tertutup ideal dan tegangan keluaran untuk penguat membalik atau tak membalik. Sertakan tegangan referensi, bandingkan resistor umpan balik standar, dan bila perlu batasi keluaran dengan batas yang Anda masukkan. Alat memodelkan penguat ideal dan pembatasan keluaran statis; bandwidth, slew rate, pembatasan rentang masukan, atau ayunan keluaran yang bergantung pada beban tidak dihitung.

Langkah demi langkah

Pilih topologi penguat dan mode perhitungan. Masukkan tegangan masukan dan tegangan referensi, lalu Rin atau Rg serta resistansi umpan balik Rf. Kolom resistansi menggunakan kΩ secara default.
Bila diperlukan, aktifkan batas keluaran dan masukkan batas bawah serta atas keluaran nyata yang ingin Anda modelkan. Bandingkan keluaran ideal dengan keluaran yang dibatasi dan periksa apakah status menunjukkan pemotongan sinyal.
Untuk membandingkan pasangan resistor, pilih mode pencarian, masukkan magnitudo penguatan target, skala resistansi, dan seri standar. Tinjau galat penguatan dalam daftar; gunakan sebuah pasangan untuk kembali ke mode perhitungan dan periksa keluarannya.

Pengaturan dan batas

Penguatan dan referensi: Penguatan membalik adalah G = −Rf / Rin; penguatan tak membalik adalah G = 1 + Rf / Rg. Keluaran adalah Vout = Vref + G × (Vin − Vref). Referensi terhubung ke masukan tak membalik untuk rangkaian membalik, atau ke ujung bawah Rg untuk rangkaian tak membalik.
Batas keluaran: Batas bawah harus lebih rendah dari batas atas. Model menjepit keluaran ideal pada nilai batas yang dimasukkan; batas tersebut tidak diturunkan dari rel suplai. Ayunan keluaran sebenarnya bergantung pada penguat yang dipilih dan kondisi operasi, jadi gunakan batas yang sesuai dari spesifikasinya.
Pencarian resistor: Pencarian menggunakan magnitudo penguatan positif bahkan untuk penguat membalik; penguatan membalik yang ditampilkan bernilai negatif. Penguatan target tak membalik harus setidaknya 1. Pencarian terbatas ini menampilkan hingga lima pasangan nilai standar dan melaporkan galat penguatan relatif; toleransi resistor atau galat penguat tidak diperhitungkan.

Contoh pengerjaan

Pilih perhitungan tak membalik dengan Vin = 0.2 V, Vref = 0 V, Rg = 10 kΩ, dan Rf = 90 kΩ. Aktifkan batas keluaran 0 V dan 3.3 V. Penguatan adalah 10 V/V dan keluaran adalah 2 V.

Hasil yang diharapkan
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

Naikkan Vin menjadi 0.4 V tanpa mengubah resistor. Keluaran ideal menjadi 4 V, tetapi hasil yang dibatasi adalah 3.3 V dan status menunjukkan pemotongan sinyal. Perhitungan penguatan tetap sama; batas atas keluaran yang dimasukkan mencegah keluaran model mengikuti nilai ideal.

Pertanyaan dan pemecahan masalah

Mengapa hasil membalik bernilai negatif?

Dengan referensi nol, masukan positif menghasilkan keluaran ideal negatif karena penguatan negatif. Rangkaian dengan suplai tunggal mungkin tidak dapat mencapai nilai tersebut. Tetapkan referensi yang sesuai dan batas keluaran realistis sebelum menafsirkan hasil sebagai titik operasi.

Apakah rasio resistor yang benar menjamin sinyal yang diharapkan?

Rasio tersebut menentukan penguatan statis ideal ini. Respons frekuensi, rentang common-mode masukan, pembebanan keluaran, efek bias, dan stabilitas memerlukan spesifikasi penguat sebenarnya. Gunakan alat bandwidth dan slew rate terpisah saat mempelajari batas kecepatan sinyal tersebut.

Mengapa hasil pencarian atau nilai perhitungan kosong?

Periksa bahwa resistor masukan bernilai positif, resistor umpan balik nonnegatif, satuan valid, dan batas keluaran berurutan. Pencarian juga memerlukan magnitudo penguatan dan skala resistansi yang valid. Tegangan masukan dan referensi boleh bertanda positif atau negatif, tetapi entri resistansi atau target yang tidak valid harus diperbaiki.