ไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์
เครื่องคำนวณอัตราขยายและป้อนกลับของออปแอมป์
คำนวณอัตราขยายและเอาต์พุตของออปแอมป์แบบกลับเฟสหรือไม่กลับเฟส หรือค้นหาคู่ตัวต้านทานมาตรฐานสำหรับอัตราขยายเป้าหมาย
ค่าที่ป้อน
ผลลัพธ์
- อัตราขยายแรงดัน
- —
- แรงดันเอาต์พุตอุดมคติ
- —
- ค่าประมาณเอาต์พุตที่จำกัด
- —
- ตัวต้านทานป้อนกลับ
- —
G = 1 + Rf / Rgคู่ตัวต้านทานที่ดีที่สุด
| Rg | Rf | อัตราขยายแรงดัน | ความคลาดเคลื่อนจากเป้าหมาย · % | ใช้คู่นี้ |
|---|
กำหนดอัตราขยายออปแอมป์และเปรียบเทียบคู่ตัวต้านทานป้อนกลับ
คำนวณอัตราขยายวงปิดและแรงดันขาออกในอุดมคติสำหรับวงจรขยายแบบกลับเฟสหรือไม่กลับเฟส ใส่แรงดันอ้างอิง เปรียบเทียบตัวต้านทานป้อนกลับค่ามาตรฐาน และเลือกจำกัดขาออกด้วยขอบเขตที่คุณป้อน เครื่องมือจำลองวงจรขยายในอุดมคติและการจำกัดขาออกแบบสถิต โดยไม่คำนวณแบนด์วิดท์ อัตราสลูว์ ข้อจำกัดช่วงขาเข้า หรือช่วงสวิงขาออกที่ขึ้นกับโหลด
ขั้นตอนการใช้งาน
- เลือกรูปแบบวงจรขยายและโหมดคำนวณ ป้อนแรงดันขาเข้าและแรงดันอ้างอิง แล้วป้อน Rin หรือ Rg และความต้านทานป้อนกลับ Rf ช่องความต้านทานใช้ kΩ เป็นค่าเริ่มต้น
- เลือกเปิดขีดจำกัดขาออกได้ แล้วป้อนขอบเขตล่างและบนของขาออกจริงที่ต้องการจำลอง เปรียบเทียบขาออกอุดมคติกับขาออกที่ถูกจำกัด และตรวจสอบว่าสถานะระบุการตัดยอดสัญญาณหรือไม่
- หากต้องการเปรียบเทียบคู่ตัวต้านทาน ให้เลือกโหมดค้นหา ป้อนขนาดอัตราขยายเป้าหมาย สเกลความต้านทาน และอนุกรมค่ามาตรฐาน ตรวจสอบความคลาดเคลื่อนอัตราขยายในรายการ แล้วเลือกใช้คู่หนึ่งเพื่อกลับไปโหมดคำนวณและตรวจสอบขาออก
การตั้งค่าและข้อจำกัด
- อัตราขยายและแรงดันอ้างอิง
- อัตราขยายแบบกลับเฟสคือ G = −Rf / Rin ส่วนแบบไม่กลับเฟสคือ G = 1 + Rf / Rg ขาออกคือ Vout = Vref + G × (Vin − Vref) ในวงจรกลับเฟส แรงดันอ้างอิงต่อกับขาเข้าไม่กลับเฟส ส่วนในวงจรไม่กลับเฟสต่อกับปลายล่างของ Rg
- ขีดจำกัดขาออก
- ขอบเขตล่างต้องต่ำกว่าขอบเขตบน แบบจำลองจำกัดขาออกอุดมคติให้อยู่ในค่าที่ป้อน โดยไม่ได้คำนวณขอบเขตจากรางแหล่งจ่าย ช่วงสวิงขาออกจริงขึ้นกับวงจรขยายที่เลือกและสภาวะการทำงาน จึงควรใช้ขอบเขตที่เหมาะสมจากข้อมูลจำเพาะ
- การค้นหาตัวต้านทาน
- การค้นหาใช้ขนาดอัตราขยายที่เป็นบวก แม้เป็นวงจรขยายกลับเฟส ส่วนอัตราขยายกลับเฟสในรายการเป็นลบ อัตราขยายเป้าหมายแบบไม่กลับเฟสต้องไม่น้อยกว่า 1 การค้นหาในขอบเขตจำกัดนี้แสดงคู่ค่ามาตรฐานสูงสุดห้าคู่ พร้อมรายงานความคลาดเคลื่อนสัมพัทธ์ของอัตราขยาย โดยไม่รวมค่าความคลาดเคลื่อนของตัวต้านทานหรือข้อผิดพลาดของวงจรขยาย
ตัวอย่างการใช้งาน
เลือกการคำนวณแบบไม่กลับเฟสด้วย Vin = 0.2 V, Vref = 0 V, Rg = 10 kΩ และ Rf = 90 kΩ เปิดขีดจำกัดขาออกที่ 0 V และ 3.3 V อัตราขยายเท่ากับ 10 V/V และขาออกเท่ากับ 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 |
เพิ่ม Vin เป็น 0.4 V โดยไม่เปลี่ยนตัวต้านทาน ขาออกอุดมคติจะเป็น 4 V แต่ผลที่ถูกจำกัดคือ 3.3 V และสถานะระบุการตัดยอดสัญญาณ การคำนวณอัตราขยายไม่เปลี่ยน เพดานขาออกที่ป้อนไว้ทำให้ขาออกของแบบจำลองไม่สามารถตามค่าอุดมคติได้
คำถามและการแก้ปัญหา
ทำไมผลแบบกลับเฟสจึงเป็นลบ?
เมื่อแรงดันอ้างอิงเป็นศูนย์ ขาเข้าบวกจะให้ขาออกอุดมคติเป็นลบผ่านอัตราขยายลบ วงจรที่ใช้แหล่งจ่ายเดียวอาจให้ค่านั้นไม่ได้ กำหนดแรงดันอ้างอิงที่เหมาะสมและขีดจำกัดขาออกที่สมจริงก่อนตีความผลเป็นจุดทำงาน
อัตราส่วนตัวต้านทานที่ถูกต้องรับประกันสัญญาณตามคาดหรือไม่?
อัตราส่วนนี้กำหนดอัตราขยายสถิตในอุดมคติ การตอบสนองความถี่ ช่วงแรงดันโหมดร่วมขาเข้า โหลดขาออก ผลของไบอัส และเสถียรภาพต้องอาศัยข้อมูลจำเพาะของวงจรขยายจริง ใช้เครื่องมือแบนด์วิดท์และอัตราสลูว์แยกต่างหากเมื่อต้องการสำรวจขีดจำกัดความเร็วของสัญญาณเหล่านั้น
ทำไมผลค้นหาหรือค่าที่คำนวณจึงว่าง?
ตรวจสอบว่าตัวต้านทานขาเข้าเป็นบวก ตัวต้านทานป้อนกลับไม่เป็นลบ หน่วยถูกต้อง และขีดจำกัดขาออกเรียงลำดับถูกต้อง การค้นหายังต้องใช้ขนาดอัตราขยายและสเกลความต้านทานที่ถูกต้อง แรงดันขาเข้าและแรงดันอ้างอิงอาจมีเครื่องหมายบวกหรือลบได้ แต่ต้องแก้ค่าความต้านทานหรือเป้าหมายที่ป้อนไม่ถูกต้อง