Усиление: ?
Выходная амплитуда (Vвых), В: ?
Этот калькулятор поможет быстро и удобно рассчитать основные параметры усилителя для типовых схем, облегчая проектирование и понимание работы операционных усилителей. ОУ — это универсальные аналоговые компоненты, широко применяемые в электронике для усиления малых сигналов. В зависимости от схемы включения, они могут работать в разных режимах: инвертирующем, неинвертирующем и дифференциальном (показано в такой последовательности на схеме выше), каждый из которых имеет свои особенности и формулы для расчёта коэффициента усиления и выходного сигнала.
Типы включения операционного усилителя
Неинвертирующий усилитель
В этой схеме входной сигнал подаётся на неинвертирующий вход ОУ (+). Усиление зависит от двух резисторов: входного \( R_{in} \) и обратной связи \( R_{fb} \). Формула усиления:
$$
A_{v} = 1 + \frac{R_{fb}}{R_{in}}
$$
Выходное напряжение:
$$
V_{out} = A_v \times V_{in}
$$
Особенность — выходной сигнал совпадает по фазе с входным.
Инвертирующий усилитель
В этой схеме сигнал подаётся на инвертирующий вход ОУ (−) через резистор \( R_{in} \), а обратная связь осуществляется через \( R_{fb} \). Усиление вычисляется так:
$$
A_{v} = -\frac{R_{fb}}{R_{in}}
$$
Обратите внимание на минус — выходной сигнал инвертирован по фазе относительно входного.
Выходное напряжение:
$$
V_{out} = A_v \times V_{in}
$$
Дифференциальный усилитель
Усиливает разницу между двумя входными сигналами. В простейшем варианте усиление определяется как:
$$
A_v = \frac{R_{fb}}{R_{in}}
$$
Выходное напряжение:
$$
V_{out} = A_v \times (V_{in+} — V_{in-})
$$
Где:
- \( R_{in} \) — резистор на входе (Ом).
- \( R_{fb} \) — резистор обратной связи (Ом).
- \( V_{in} \) — входная амплитуда (Вольт).
- \( A_v \) — коэффициент усиления (безразмерный).
- \( V_{out} \) — выходная амплитуда (Вольт).
Как использовать калькулятор
- Выберите тип операционного усилителя из списка.
- Введите значения резисторов \( R_{in} \) и \( R_{fb} \) в Омах.
- Введите входное напряжение \( V_{in} \).
- Нажмите кнопку «Рассчитать» — калькулятор покажет коэффициент усиления и выходное напряжение.
Пример расчёта
Если выбран неинвертирующий усилитель с \( R_{in} = 150\,000\, \Omega \), \( R_{fb} = 7\,500\, \Omega \) и входной амплитудой \( V_{in} = 55\, В \), то:
$$
A_v = 1 + \frac{7500}{150000} = 1 + 0.05 = 1.05
$$
$$
V_{out} = 1.05 \times 55 = 57.75\, В
$$
Важные замечания
- Усиление инвертирующего усилителя отрицательное — отражает сдвиг фазы на 180°. Для упрощения калькулятор показывает абсолютное значение усиления.
- В реальных схемах параметры могут отличаться из-за влияния частоты, ограничений операционного усилителя и других факторов.
- Резисторы выбираются с точностью и мощностью, соответствующей задаче.
- Максимальное выходное напряжение ограничено питанием усилителя.
Более подробно о работе ОУ читайте в этом справочнике.
