ไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์

เครื่องคำนวณอัตราขยายและป้อนกลับของออปแอมป์

คำนวณอัตราขยายและเอาต์พุตของออปแอมป์แบบกลับเฟสหรือไม่กลับเฟส หรือค้นหาคู่ตัวต้านทานมาตรฐานสำหรับอัตราขยายเป้าหมาย

01

ค่าที่ป้อน

ใช้แรงดันเอาต์พุตที่ใช้งานได้จากข้อมูลจำเพาะ ไม่ใช่รางจ่ายไฟ เอาต์พุตที่จำกัดเป็นค่าประมาณ

แบบจำลอง DC อุดมคติ ตรวจสอบช่วงโหมดร่วมอินพุต แบนด์วิดท์ อัตราสลูว์ และความสามารถขับโหลดในข้อมูลจำเพาะ

02

ผลลัพธ์

อัตราขยายแรงดัน
—
แรงดันเอาต์พุตอุดมคติ
—
ค่าประมาณเอาต์พุตที่จำกัด
—
ตัวต้านทานป้อนกลับ
—

สูตรG = 1 + Rf / Rg

กำหนดอัตราขยายออปแอมป์และเปรียบเทียบคู่ตัวต้านทานป้อนกลับ

คำนวณอัตราขยายวงปิดและแรงดันขาออกในอุดมคติสำหรับวงจรขยายแบบกลับเฟสหรือไม่กลับเฟส ใส่แรงดันอ้างอิง เปรียบเทียบตัวต้านทานป้อนกลับค่ามาตรฐาน และเลือกจำกัดขาออกด้วยขอบเขตที่คุณป้อน เครื่องมือจำลองวงจรขยายในอุดมคติและการจำกัดขาออกแบบสถิต โดยไม่คำนวณแบนด์วิดท์ อัตราสลูว์ ข้อจำกัดช่วงขาเข้า หรือช่วงสวิงขาออกที่ขึ้นกับโหลด

ขั้นตอนการใช้งาน

  1. เลือกรูปแบบวงจรขยายและโหมดคำนวณ ป้อนแรงดันขาเข้าและแรงดันอ้างอิง แล้วป้อน Rin หรือ Rg และความต้านทานป้อนกลับ Rf ช่องความต้านทานใช้ kΩ เป็นค่าเริ่มต้น
  2. เลือกเปิดขีดจำกัดขาออกได้ แล้วป้อนขอบเขตล่างและบนของขาออกจริงที่ต้องการจำลอง เปรียบเทียบขาออกอุดมคติกับขาออกที่ถูกจำกัด และตรวจสอบว่าสถานะระบุการตัดยอดสัญญาณหรือไม่
  3. 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

ผลลัพธ์ที่คาดหวัง
VinGVout*Vout (0–3.3 V)
0.2 V10 V/V2 V2 V
0.4 V10 V/V4 V3.3 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