Przejdź do treści
Discebo.dk

§ 19

Wzmacniacz operacyjny: wzmocnienie i wyjście

Ile wzmacnia moje sprzęgło operacyjne i czy przycinane?

Odpowiedź: Dwa najczęściej używane sprzęgła wzmacniacza operacyjnego są określane przez dwa rezystory. Nieodwracający daje 1 + Rf/Rg, odwracający daje −Rf/Rg. Kalkulator pokazuje wzmocnienie, jego dB, napięcie wyjściowe przy sygnale wejściowym i czy wyjście zbliża się do zasilania, aby sygnał się obcinał.

Wzór

Ikke-inverterende: A = 1 + Rf / Rg (signalet i fase)

Inverterende: A = −Rf / Rg (signalet vendes; beregneren viser størrelsen)

Forstærkning i dB = 20 · log₁₀(A)

Udgang = indgang × A. Den kan højst nå forsyningen minus opampens headroom. Negativ luft betyder, at signalet klipper.

Symbole i jednostki we wzorze
SymbolZnaczenieJednostka
typeSprzęgło—
rfOpór sprzężenia zwrotnego RfΩ
rgOpór do obudowy/wejścia RgΩ
uind_mvSygnał wejściowy (wartość szczytowa)mV
uforsyningZasilanie (± V, np. 12 przy ±12 V)V
headroomOdległość wyjścia od zasilania (karta danych)V
=Wzmocnienie (czasy)gange
=Wzmocnienie w dBdB
=Napięcie wyjściowe (wartość szczytowa)V
=Największy wyjście przed cięciemV
=Powietrze do strzyżeniaV

Ważność i źródło

Źródło
Standardowe formuły dla sprzęgów wzmacniacza operacyjnego · załącznik fachowy: obliczenia na stosunku AC i DC wzmacniaczy

Nie dotyczy, gdy

  • Dotyczy idealnego wzmacniacza operacyjnego przy niskich częstotliwościach. Przy wysokich częstotliwościach iloczyn gain-bandwidth (GBW) i szybkość zmian (slew rate) ograniczają wyjście. Headroom znajduje się w arkuszu danych jako swing wyjścia (output swing); typy szynowe do szyny zbliżają się do 0 V.

Przykład obliczeniowy

Wstawiono domyślne wartości kalkulatora. Liczby obliczono dokładnie tym wzorem, którego używa narzędzie.

Wstawiono

  • Sprzęgło1
  • Opór sprzężenia zwrotnego Rf47 000 Ω
  • Opór do obudowy/wejścia Rg4700 Ω
  • Sygnał wejściowy (wartość szczytowa)100 mV
  • Zasilanie (± V, np. 12 przy ±12 V)12 V
  • Odległość wyjścia od zasilania (karta danych)1,50 V

Dawca

  • Wzmocnienie (czasy)11,00 gange
  • Wzmocnienie w dB20,8 dB
  • Napięcie wyjściowe (wartość szczytowa)1,10 V
  • Największy wyjście przed cięciem10,50 V
  • Powietrze do strzyżenia9,40 V

Tylko dla członków

Sam kalkulator jest zablokowane

Utwórz bezpłatne konto, aby odblokować wszystkie artykuły, kalkulatory, szablony i asortyment — i uzyskać dostęp do quizów i klas. Zajmuje to poniżej minuty: imię, email i hasło. Żadna karta kredytowa.

Utwórz darmowe konto →Zaloguj się

Chcesz najpierw czegoś spróbować? Zobacz, czego możesz używać bez konta — strefa junior, leksykon, filmy i więcej.

Sådan bruger du den

Når du dimensionerer eller fejlsøger en forforstærker, en måleforstærker til en sensor eller et signaltrin i et lydanlæg, er forstærkningen bestemt af to modstande. Beregneren viser forstærkningen, den i dB, udgangsspændingen og hvor meget luft der er, før signalet klipper mod forsyningen.

Krok za krokiem

  1. Vælg om koblingen er ikke-inverterende eller inverterende. Se hvor signalet kommer ind i diagrammet.
  2. Indtast Rf (fra udgang til minus-indgang) og Rg (fra minus-indgang til stel eller til signalet).
  3. Indtast indgangssignalets spidsværdi i mV.
  4. Indtast forsyningen og opampens headroom fra databladet.
  5. Er luften til klipning negativ, så sænk forstærkningen eller signalet.

Typowe błędy

  • At bruge den inverterende formel på en ikke-inverterende kobling. Forskellen er 1, og ved lav forstærkning betyder det meget.
  • At glemme, at mange opamps ikke kan gå helt ud til forsyningen. Uden headroom ser kredsen fin ud på papiret og klipper i virkeligheden.
  • At regne med effektivværdi og sammenligne med spidsværdien af forsyningen. Brug spidsværdien.
  • At glemme båndbredden. Ved høj forstærkning og høj frekvens rækker opampens GBW ikke.

Przykłady z codzienności

Forforstærker til en mikrofon

En ikke-inverterende forforstærker har Rf = 47 kΩ og Rg = 4,7 kΩ. Signalet er 100 mV spids, og opampen kører på ±12 V med 1,5 V headroom.

Sprzęgło
Nieinwertujący (1 + Rf/Rg)
Opór sprzężenia zwrotnego Rf
47 000 Ω
Opór do obudowy/wejścia Rg
4700 Ω
Sygnał wejściowy (wartość szczytowa)
100 mV
Zasilanie (± V, np. 12 przy ±12 V)
12 V
Odległość wyjścia od zasilania (karta danych)
1,5 V

To znaczy: Kredsen forstærker 11 razy, svarende til 20,8 dB. Udgangen bliver 1,1 V, og der er 9,4 V til klipning.

Sensorforstærker der klipper

Et sensorsignal på 50 mV skal forstærkes med Rf = 100 kΩ og Rg = 1 kΩ. Opampen kører på ±5 V med 1,5 V headroom.

Sprzęgło
Nieinwertujący (1 + Rf/Rg)
Opór sprzężenia zwrotnego Rf
100 000 Ω
Opór do obudowy/wejścia Rg
1000 Ω
Sygnał wejściowy (wartość szczytowa)
50 mV
Zasilanie (± V, np. 12 przy ±12 V)
5 V
Odległość wyjścia od zasilania (karta danych)
1,5 V

To znaczy: Forstærkningen er 101 razy, og udgangen skulle være 5,05 V, men den kan højst nå 3,5 V. Luften er -1,55 V, altså klipper signalet. Sænk Rf, eller vælg en rail-to-rail-opamp på højere forsyning.

Inverterende trin i et lydanlæg

Et inverterende linjetrin har Rf = 22 kΩ og Rg = 10 kΩ. Indgangen er 1 V spids, og forsyningen er ±15 V med 2 V headroom.

Sprzęgło
Inwertujący (−Rf/Rg)
Opór sprzężenia zwrotnego Rf
22 000 Ω
Opór do obudowy/wejścia Rg
10 000 Ω
Sygnał wejściowy (wartość szczytowa)
1000 mV
Zasilanie (± V, np. 12 przy ±12 V)
15 V
Odległość wyjścia od zasilania (karta danych)
2 V

To znaczy: Trinnet forstærker 2,2 razy (6,8 dB) og vender signalet. Udgangen er 2,2 V med 10,8 V til klipning.

Reguła praktyczna

Hver gang forstærkningen ganges med 10, kommer der 20 dB til. Dobbelt forstærkning er ca. 6 dB.

Jak sprawdzić odpowiedź

Mål ind- og udgang med et tokanals oscilloskop. Forholdet mellem spidsværdierne skal være forstærkningen.