Điện và điện tử
Máy tính độ lợi và hồi tiếp op-amp
Tính độ lợi và đầu ra op-amp đảo hoặc không đảo, hoặc tìm cặp điện trở chuẩn cho độ lợi mục tiêu.
Dữ liệu nhập
Kết quả
- Độ lợi điện áp
- —
- Điện áp đầu ra lý tưởng
- —
- Ước tính đầu ra giới hạn
- —
- Điện trở hồi tiếp
- —
G = 1 + Rf / RgCác cặp điện trở tốt nhất
| Rg | Rf | Độ lợi điện áp | Sai số so với mục tiêu · % | Dùng cặp này |
|---|
Đặt độ lợi op-amp và so sánh các cặp điện trở hồi tiếp
Tính độ lợi vòng kín lý tưởng và điện áp đầu ra cho bộ khuếch đại đảo hoặc không đảo. Thêm điện áp tham chiếu, so sánh điện trở hồi tiếp tiêu chuẩn và tùy chọn giới hạn đầu ra bằng các mức bạn nhập. Công cụ mô hình hóa bộ khuếch đại lý tưởng và việc giới hạn đầu ra tĩnh; không tính băng thông, tốc độ thay đổi điện áp, hạn chế dải đầu vào hay biên độ dao động đầu ra phụ thuộc tải.
Từng bước thực hiện
- Chọn cấu trúc bộ khuếch đại và chế độ tính toán. Nhập điện áp đầu vào và điện áp tham chiếu, sau đó nhập Rin hoặc Rg cùng điện trở hồi tiếp Rf. Các trường điện trở mặc định dùng kΩ.
- Tùy chọn bật giới hạn đầu ra và nhập các biên dưới, biên trên thực tế mà bạn muốn mô hình hóa. So sánh đầu ra lý tưởng với đầu ra bị giới hạn và kiểm tra trạng thái có báo xén tín hiệu hay không.
- Để so sánh các cặp điện trở, chọn chế độ tìm kiếm, nhập độ lớn độ lợi mục tiêu, thang điện trở và dãy giá trị tiêu chuẩn. Xem các sai số độ lợi trong danh sách; dùng một cặp để quay lại chế độ tính toán và kiểm tra đầu ra của cặp đó.
Cài đặt và giới hạn
- Độ lợi và tham chiếu
- Độ lợi đảo là G = −Rf / Rin; độ lợi không đảo là G = 1 + Rf / Rg. Đầu ra là Vout = Vref + G × (Vin − Vref). Tham chiếu nối với đầu vào không đảo trong mạch đảo, hoặc với đầu dưới của Rg trong mạch không đảo.
- Giới hạn đầu ra
- Biên dưới phải nhỏ hơn biên trên. Mô hình kẹp đầu ra lý tưởng vào các giá trị đã nhập; không suy ra chúng từ các đường nguồn. Biên độ dao động đầu ra thực tế phụ thuộc bộ khuếch đại đã chọn và điều kiện vận hành, nên hãy dùng các biên phù hợp từ thông số kỹ thuật của nó.
- Tìm điện trở
- Phép tìm kiếm dùng độ lớn độ lợi dương ngay cả với bộ khuếch đại đảo; độ lợi đảo trong danh sách là âm. Độ lợi mục tiêu không đảo phải ít nhất là 1. Phép tìm kiếm có giới hạn liệt kê tối đa năm cặp giá trị tiêu chuẩn và báo sai số độ lợi tương đối; không xét dung sai điện trở hoặc sai số của bộ khuếch đại.
Ví dụ thực hành
Chọn tính toán không đảo với Vin = 0.2 V, Vref = 0 V, Rg = 10 kΩ và Rf = 90 kΩ. Bật giới hạn đầu ra 0 V và 3.3 V. Độ lợi là 10 V/V và đầu ra là 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 |
Tăng Vin lên 0.4 V mà không thay điện trở. Đầu ra lý tưởng trở thành 4 V, nhưng kết quả bị giới hạn là 3.3 V và trạng thái báo xén tín hiệu. Phép tính độ lợi không đổi; trần điện áp đầu ra đã nhập ngăn đầu ra của mô hình theo giá trị lý tưởng.
Câu hỏi và khắc phục sự cố
Tại sao kết quả đảo là âm?
Với tham chiếu bằng không, đầu vào dương tạo đầu ra lý tưởng âm do độ lợi âm. Mạch nguồn đơn có thể không đạt được giá trị đó. Đặt tham chiếu phù hợp và giới hạn đầu ra thực tế trước khi hiểu kết quả là một điểm làm việc.
Tỷ số điện trở đúng có bảo đảm tín hiệu như mong đợi không?
Tỷ số xác định độ lợi tĩnh lý tưởng này. Đáp ứng tần số, dải điện áp đồng pha đầu vào, tải đầu ra, ảnh hưởng phân cực và độ ổn định cần thông số kỹ thuật của bộ khuếch đại thực tế. Dùng công cụ băng thông và tốc độ thay đổi điện áp riêng khi khảo sát các giới hạn tốc độ tín hiệu đó.
Tại sao kết quả tìm kiếm hoặc giá trị tính toán để trống?
Kiểm tra điện trở đầu vào dương, điện trở hồi tiếp không âm, đơn vị hợp lệ và giới hạn đầu ra đúng thứ tự. Tìm kiếm cũng cần độ lớn độ lợi và thang điện trở hợp lệ. Điện áp đầu vào và tham chiếu có thể mang dấu, nhưng phải sửa các mục nhập điện trở hoặc mục tiêu không hợp lệ.