Калькулятор усиления операционного усилителя

Как пользоваться

1. Выберите Схема: инвертирующая, неинвертирующая, повторитель напряжения, дифференциальная или сумматор, либо Подобрать резисторы для усиления.
2. Введите резисторы, которые использует схема, например Резистор обратной связи Rf 10k и Входной резистор R1 1k. Остальные поля игнорируются.
3. Введите входное напряжение или напряжения. Прочитайте Усиление и Выходное напряжение Vout, затем откройте Расчёт по шагам.
4. Для Подобрать резисторы для усиления введите Целевое усиление и схему, для которой оно нужно. Таблица Ближайшие пары резисторов покажет ближайшие пары E12 или E24.

Схемы

Операционный усилитель с отрицательной обратной связью поддерживает одинаковое напряжение на обоих входах. В инвертирующей схеме инвертирующий вход является виртуальной землёй, поэтому входной ток течёт через Rf, а усиление равно отношению двух резисторов.

Инвертирующая:      Vout = −(Rf ÷ R1) × Vin
Неинвертирующая:  Vout = (1 + Rf ÷ Rg) × Vin
Повторитель:       Vout = Vin
Дифференциальная: Vout = ((Rf + R1) ÷ R1) × (Rg ÷ (Rg + R2)) × V2 − (Rf ÷ R1) × V1
                  усиление Rf ÷ R1, когда R1 ÷ Rf = R2 ÷ Rg
Сумматор:          Vout = −Rf × (V1 ÷ R1 + V2 ÷ R2 + V3 ÷ R3)

• Усиление инвертирующей схемы отрицательно, поэтому выход переворачивается, а его величина может быть меньше 1. Усиление неинвертирующей схемы никогда не меньше 1.
• У повторителя усиление ровно 1 и высокое входное сопротивление, поэтому он отделяет источник от нагрузки, которую питает.

Выбор предпочтительных резисторов

Резисторы выпускаются по предпочтительным значениям: в E12 двенадцать значений на декаду, в E24 — двадцать четыре. Отношение двух предпочтительных значений даёт усиление, близкое к целевому, и калькулятор ищет пары с наименьшей ошибкой.

Инвертирующая:      Rf ÷ R1 = |G|
Неинвертирующая:  Rf ÷ Rg = G − 1

• Каждое предпочтительное значение — ближайшее в своём ряду, поэтому реальное усиление отличается от целевого на несколько процентов. Эта разница и есть ошибка в таблице.
• Больший резистор меньше нагружает выход, но очень большой добавляет шум и увеличивает ошибку от входного тока смещения. Сопротивления в диапазоне килоомов — частый компромисс.

Чего калькулятор не учитывает

• Пределы самого ОУ: конечное усиление и полосу пропускания, напряжение смещения и входной ток смещения, размах выхода вблизи шин питания. Вблизи шин выход насыщается, и формула перестаёт работать.
• Частотную характеристику: выше полосы пропускания ОУ усиление падает, поэтому эти формулы дают только усиление на постоянном токе или на низкой частоте.
• Устойчивость и ёмкостные нагрузки, которые могут вызвать генерацию.

Частые вопросы