Elettricità ed elettronica
Calcolatore di guadagno e retroazione degli operazionali
Calcola guadagno e uscita invertente o non invertente, oppure trova coppie di resistenze standard per un guadagno desiderato.
I tuoi dati
I tuoi risultati
- Guadagno di tensione
- —
- Tensione d’uscita ideale
- —
- Stima dell’uscita limitata
- —
- Resistenza di retroazione
- —
G = 1 + Rf / RgMigliori coppie di resistori
| Rg | Rf | Guadagno di tensione | Errore rispetto all’obiettivo · % | Usa coppia |
|---|
Imposta il guadagno dell'amplificatore operazionale e confronta coppie di resistori di retroazione
Calcola il guadagno ideale ad anello chiuso e la tensione di uscita per un amplificatore invertente o non invertente. Includi una tensione di riferimento, confronta resistori di retroazione preferenziali e, se vuoi, vincola l'uscita ai limiti che fornisci. Lo strumento modella un amplificatore ideale e una limitazione statica dell'uscita; non calcola larghezza di banda, velocità di variazione, restrizioni dell'intervallo di ingresso o escursione di uscita dipendente dal carico.
Passo dopo passo
- Scegli la topologia dell'amplificatore e la modalità di calcolo. Inserisci tensione di ingresso e tensione di riferimento, poi Rin o Rg e la resistenza di retroazione Rf. I campi di resistenza usano kΩ come unità predefinita.
- Se vuoi, attiva i limiti di uscita e inserisci i limiti reali inferiore e superiore che vuoi modellare. Confronta l'uscita ideale con quella limitata e controlla se lo stato indica un taglio del segnale.
- Per confrontare coppie di resistori, scegli la modalità ricerca, inserisci il modulo del guadagno obiettivo, la scala di resistenza e la serie preferenziale. Controlla gli errori di guadagno elencati; usa una coppia per tornare alla modalità calcolo e verificarne l'uscita.
Impostazioni e limiti
- Guadagno e riferimento
- Il guadagno invertente è G = −Rf / Rin; il guadagno non invertente è G = 1 + Rf / Rg. L'uscita è Vout = Vref + G × (Vin − Vref). Il riferimento è collegato all'ingresso non invertente nel circuito invertente, oppure all'estremità inferiore di Rg nel circuito non invertente.
- Limiti di uscita
- Il limite inferiore deve essere minore del limite superiore. Il modello vincola l'uscita ideale ai valori inseriti; non li ricava dalle tensioni di alimentazione. L'escursione reale dell'uscita dipende dall'amplificatore scelto e dalle condizioni operative, quindi usa limiti appropriati ricavati dalle sue specifiche.
- Ricerca dei resistori
- La ricerca usa un modulo del guadagno positivo anche per un amplificatore invertente; il guadagno invertente elencato è negativo. Il guadagno obiettivo non invertente deve essere almeno 1. La ricerca limitata elenca fino a cinque coppie di valori preferenziali e riporta l'errore relativo di guadagno; non considera la tolleranza dei resistori o gli errori dell'amplificatore.
Esempio pratico
Scegli il calcolo non invertente con Vin = 0.2 V, Vref = 0 V, Rg = 10 kΩ e Rf = 90 kΩ. Attiva limiti di uscita di 0 V e 3.3 V. Il guadagno è 10 V/V e l'uscita è 2 V.
| 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 |
Aumenta Vin a 0.4 V senza cambiare i resistori. L'uscita ideale diventa 4 V, ma il risultato limitato è 3.3 V e lo stato indica un taglio del segnale. Il calcolo del guadagno resta invariato; il limite superiore di uscita inserito impedisce all'uscita del modello di seguire il valore ideale.
Domande e risoluzione dei problemi
Perché il risultato invertente è negativo?
Con un riferimento zero, un ingresso positivo produce un'uscita ideale negativa attraverso il guadagno negativo. Un circuito ad alimentazione singola potrebbe non riuscire a raggiungere quel valore. Imposta un riferimento adatto e limiti di uscita realistici prima di interpretare il risultato come un punto di funzionamento.
Un rapporto corretto tra i resistori garantisce il segnale previsto?
Il rapporto definisce questo guadagno statico ideale. Risposta in frequenza, intervallo di modo comune in ingresso, carico in uscita, effetti della polarizzazione e stabilità richiedono le specifiche dell'amplificatore reale. Usa lo strumento separato per larghezza di banda e velocità di variazione quando esplori questi limiti di velocità del segnale.
Perché i risultati della ricerca o i valori calcolati sono vuoti?
Verifica che il resistore di ingresso sia positivo, quello di retroazione sia non negativo, le unità siano valide e i limiti di uscita siano ordinati. La ricerca richiede anche un modulo del guadagno e una scala di resistenza validi. Le tensioni di ingresso e di riferimento possono avere segno, ma i valori non validi di resistenza o obiettivo devono essere corretti.