Инвертирующий операционный усилитель

Усиль сигнал и переверни его

Op amp — operational amplifier, операционный усилитель: питаемая схема усиливает разность двух входов. Отрицательная обратная связь возвращает выход на вычитающий вход. Инверсия меняет знак сигнала; коэффициент усиления — отношение выходного напряжения к входному. Ограничение возникает, когда требуемый выход выходит за пределы питания. Av обозначает линейное усиление напряжения в V/V: вольт выхода на вольт входа до ограничения.

Открыть интерактивный опыт

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ СТОЛ

Меняй настройки схемы, предсказывай показания и проверяй решение задания. Это учебные модели; допущения объяснены в каждом уроке.

Войди, чтобы сохранять прогресс. Прогресс гостя хранится на этом устройстве.

Открыть лабораторию в полном окне

Как это работает

Идеальный усилитель с питанием +5 V и −5 V, выход ограничен этими шинами. Нет ограничений частоты, скорости и тока. У реальных деталей другие пределы; модель не испытана аппаратно.

Требуемый Vout = −Vin × Rf/Rin. Vin — входное напряжение, Rf — сопротивление обратной связи, Rin — входное сопротивление. В линейном режиме вычитающий вход близок к 0 V: это виртуальная земля, а не провод к земле. При ограничении приближение неверно. Измеряемый входной ток — ток источника через Rin, а не ток в идеальный вход усилителя: тот равен нулю. При ограничении Iin = (Vin − Vout)/(Rin + Rf) с фактическим Vout.

Сложность

Собери · Наблюдай
Включи вход +1 V, входной резистор 10 kΩ и обратную связь 20 kΩ. Получи выход −2 V.
Нужна подсказка?
+1 V; Rin 10 kΩ; Rf 20 kΩ → −2 V
Исследуй · Настрой
При входе +0.5 V получи выход от −1.9 до −2.1 V без ограничения.
Нужна подсказка?
+0.5 V; Rin 10 kΩ; Rf 40 kΩ → −2 V
Реши сам · Открой предел
При входе +1 V выбери резисторы для модуля усиления не меньше 6. Наблюдай ограничение выхода на −5 V.
Нужна подсказка?
+1 V; Rin 5 kΩ; Rf 30 kΩ → требуемое −6 V, фактическое −5 V

Дополнительные материалы и карточки схем