Elektryka i elektronika

Kalkulator wzmocnienia i sprzężenia wzmacniacza operacyjnego

Oblicz wzmocnienie i wyjście układu odwracającego lub nieodwracającego albo znajdź pary standardowych rezystorów dla docelowego wzmocnienia.

Twoje dane

Układ wzmacniacza

Tryb obliczeń

Vin · Napięcie wejściowe · V

Vref · Napięcie odniesienia · V

Rg · Rezystor ustalający wzmocnienie · kΩ

Rf · Rezystor sprzężenia zwrotnego · kΩ

Zastosuj granice wyjścia

Minimum · Vout · V

Maksimum · Vout · V

Użyj osiągalnych napięć wyjściowych z dokumentacji, a nie szyn zasilania. Ograniczone wyjście jest szacunkiem.

Idealny model prądu stałego. Sprawdź zakres napięcia wspólnego wejść, pasmo, szybkość narastania i obciążalność w dokumentacji.

Twoje wyniki

Wzmocnienie napięciowe: —

Idealne napięcie wyjściowe: —

Szacowane ograniczone wyjście: —

Rezystor sprzężenia zwrotnego: —

WzórG = 1 + Rf / Rg

Ustaw wzmocnienie wzmacniacza operacyjnego i porównaj pary rezystorów sprzężenia zwrotnego

Oblicz idealne wzmocnienie w pętli zamkniętej i napięcie wyjściowe wzmacniacza odwracającego lub nieodwracającego. Uwzględnij napięcie odniesienia, porównaj rezystory sprzężenia z szeregu i opcjonalnie ogranicz wyjście podanymi granicami. Narzędzie modeluje idealny wzmacniacz i statyczne ograniczanie wyjścia; nie oblicza pasma, szybkości narastania, ograniczeń zakresu wejściowego ani zakresu wyjściowego zależnego od obciążenia.

Krok po kroku

Wybierz topologię wzmacniacza i tryb obliczeń. Wpisz napięcie wejściowe i odniesienia, a następnie Rin lub Rg oraz rezystancję sprzężenia Rf. Pola rezystancji domyślnie używają kΩ.
Opcjonalnie włącz ograniczenia wyjścia i wpisz rzeczywistą dolną oraz górną granicę, które chcesz modelować. Porównaj wyjście idealne z ograniczonym i sprawdź, czy status wskazuje obcinanie.
Aby porównać pary rezystorów, wybierz tryb wyszukiwania, wpisz docelowy moduł wzmocnienia, skalę rezystancji i szereg. Sprawdź podane błędy wzmocnienia; użyj pary, aby wrócić do trybu obliczeń i sprawdzić jej wyjście.

Ustawienia i ograniczenia

Wzmocnienie i odniesienie: Wzmocnienie odwracające to G = −Rf / Rin; nieodwracające to G = 1 + Rf / Rg. Wyjście to Vout = Vref + G × (Vin − Vref). Odniesienie podłącza się do wejścia nieodwracającego w układzie odwracającym albo do dolnego końca Rg w układzie nieodwracającym.
Ograniczenia wyjścia: Dolna granica musi być niższa od górnej. Model ogranicza idealne wyjście do wpisanych wartości; nie wyznacza ich z napięć zasilania. Rzeczywisty zakres wyjściowy zależy od wybranego wzmacniacza i warunków pracy, więc użyj właściwych granic ze specyfikacji.
Wyszukiwanie rezystorów: Wyszukiwanie używa dodatniego modułu wzmocnienia nawet dla wzmacniacza odwracającego; wyświetlane wzmocnienie odwracające jest ujemne. Docelowe wzmocnienie nieodwracające musi wynosić co najmniej 1. Ograniczone wyszukiwanie podaje do pięciu par wartości z szeregu i względny błąd wzmocnienia; pomija tolerancję rezystorów i błędy wzmacniacza.

Przykład z omówieniem

Wybierz obliczenia nieodwracające z Vin = 0.2 V, Vref = 0 V, Rg = 10 kΩ i Rf = 90 kΩ. Włącz granice wyjścia 0 V i 3.3 V. Wzmocnienie wynosi 10 V/V, a wyjście 2 V.

Oczekiwany wynik
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

Zwiększ Vin do 0.4 V bez zmiany rezystorów. Idealne wyjście staje się 4 V, ale wynik ograniczony to 3.3 V i status wskazuje obcinanie. Obliczenie wzmocnienia nie zmienia się; wpisana górna granica uniemożliwia modelowanemu wyjściu osiągnięcie wartości idealnej.

Pytania i rozwiązywanie problemów

Dlaczego wynik odwracający jest ujemny?

Przy zerowym odniesieniu dodatnie wejście daje ujemne idealne wyjście wskutek ujemnego wzmocnienia. Układ z pojedynczym zasilaniem może nie osiągać tej wartości. Ustaw właściwe odniesienie i realistyczne ograniczenia wyjścia, zanim potraktujesz wynik jako punkt pracy.

Czy poprawny stosunek rezystancji gwarantuje oczekiwany sygnał?

Stosunek określa to idealne wzmocnienie statyczne. Charakterystyka częstotliwościowa, zakres wejściowy sygnału wspólnego, obciążenie wyjścia, efekty polaryzacji i stabilność wymagają specyfikacji rzeczywistego wzmacniacza. Do badania ograniczeń szybkości sygnału użyj osobnego narzędzia pasma i szybkości narastania.

Dlaczego wyniki wyszukiwania lub obliczone wartości są puste?

Sprawdź dodatnią rezystancję wejściową, nieujemną rezystancję sprzężenia, prawidłowe jednostki i uporządkowane granice wyjścia. Wyszukiwanie wymaga też prawidłowego modułu wzmocnienia i skali rezystancji. Napięcia wejściowe i odniesienia mogą mieć znak, ale nieprawidłowe rezystancje lub cele trzeba poprawić.