Электротехника и электроника

Калькулятор усиления и обратной связи ОУ

Рассчитайте усиление и выход инвертирующего или неинвертирующего ОУ либо найдите пары стандартных резисторов для нужного усиления.

Ваши данные

Схема усилителя

Режим расчёта

Vin · Входное напряжение · V

Vref · Опорное напряжение · V

Rg · Резистор усиления · kΩ

Rf · Резистор обратной связи · kΩ

Применить границы выхода

Минимум · Vout · V

Максимум · Vout · V

Используйте достижимые выходные напряжения из документации, а не шины питания. Ограниченный выход — оценка.

Идеальная модель постоянного тока. Проверьте диапазон синфазного входного напряжения, полосу, скорость нарастания и нагрузочную способность по документации.

Ваши результаты

Коэффициент усиления напряжения: —

Идеальное выходное напряжение: —

Оценка ограниченного выхода: —

Резистор обратной связи: —

ФормулаG = 1 + Rf / Rg

Задайте усиление операционного усилителя и сравните пары резисторов обратной связи

Рассчитайте идеальный коэффициент усиления с обратной связью и выходное напряжение инвертирующего или неинвертирующего усилителя. Учтите опорное напряжение, сравните стандартные номиналы резисторов обратной связи и при необходимости ограничьте выход введенными пределами. Инструмент моделирует идеальный усилитель и статическое ограничение выхода; он не рассчитывает полосу пропускания, скорость нарастания, ограничения входного диапазона или зависящий от нагрузки размах выхода.

Пошаговая инструкция

Выберите топологию усилителя и режим расчета. Введите входное и опорное напряжения, затем Rin или Rg и сопротивление обратной связи Rf. По умолчанию в полях сопротивления используются kΩ.
При необходимости включите ограничения выхода и введите фактические нижнюю и верхнюю границы выходного напряжения, которые хотите моделировать. Сравните идеальный и ограниченный выход и проверьте, показывает ли статус ограничение сигнала.
Для сравнения пар резисторов выберите режим поиска, введите целевой модуль усиления, масштаб сопротивлений и стандартный ряд. Просмотрите указанные ошибки усиления; выберите пару, чтобы вернуться в режим расчета и проверить ее выход.

Настройки и ограничения

Усиление и опорное напряжение: Инвертирующее усиление равно G = −Rf / Rin; неинвертирующее — G = 1 + Rf / Rg. Выход равен Vout = Vref + G × (Vin − Vref). Опорное напряжение подключается к неинвертирующему входу в инвертирующей схеме или к нижнему выводу Rg в неинвертирующей схеме.
Ограничения выхода: Нижняя граница должна быть ниже верхней. Модель ограничивает идеальный выход введенными значениями; она не выводит их из напряжений питания. Фактический размах выхода зависит от выбранного усилителя и условий работы, поэтому используйте подходящие границы из его технических характеристик.
Поиск резисторов: Поиск использует положительный модуль усиления даже для инвертирующего усилителя; указанное инвертирующее усиление отрицательно. Целевое усиление неинвертирующего усилителя должно быть не меньше 1. Ограниченный поиск выводит до пяти пар стандартных номиналов и указывает относительную ошибку усиления; он не учитывает допуски резисторов или ошибки усилителя.

Разбор примера

Выберите расчет неинвертирующего усилителя с Vin = 0.2 V, Vref = 0 V, Rg = 10 kΩ и Rf = 90 kΩ. Включите ограничения выхода 0 V и 3.3 V. Усиление составляет 10 V/V, а выход — 2 V.

Ожидаемый результат
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

Увеличьте Vin до 0.4 V, не меняя резисторы. Идеальный выход станет 4 V, но ограниченный результат составит 3.3 V, а статус покажет ограничение сигнала. Расчет усиления не меняется; введенная верхняя граница выхода не позволяет моделируемому выходу следовать идеальному значению.

Вопросы и устранение неполадок

Почему результат инвертирующего усилителя отрицательный?

При нулевом опорном напряжении положительный вход дает отрицательный идеальный выход из-за отрицательного усиления. Схема с однополярным питанием может быть неспособна достичь такого значения. Задайте подходящее опорное напряжение и реалистичные ограничения выхода, прежде чем трактовать результат как рабочую точку.

Гарантирует ли правильное отношение сопротивлений ожидаемый сигнал?

Это отношение определяет идеальное статическое усиление в данной модели. Для оценки частотной характеристики, диапазона синфазного входного напряжения, нагрузки выхода, эффектов смещения и устойчивости нужны технические характеристики реального усилителя. Для изучения этих ограничений скорости сигнала используйте отдельный инструмент для полосы пропускания и скорости нарастания.

Почему результаты поиска или рассчитанные значения не отображаются?

Проверьте, что входной резистор имеет положительное сопротивление, резистор обратной связи — неотрицательное, единицы корректны, а границы выхода заданы в правильном порядке. Для поиска также нужны корректные модуль усиления и масштаб сопротивлений. Входное и опорное напряжения могут иметь любой знак, но некорректные сопротивления или целевые значения нужно исправить.