Что такое калькулятор усиления операционного усилителя?
Операционный усилитель (ОУ) — это усилитель напряжения с очень высоким собственным коэффициентом усиления, причём итоговое усиление в замкнутой петле обратной связи задаётся практически только двумя внешними резисторами: резистором обратной связи (Rf) и входным резистором (Rin). Этот калькулятор вычисляет коэффициент усиления по напряжению (Av) как для инвертирующей, так и для неинвертирующей схемы, а также выдаёт значение усиления в децибелах (дБ). Это универсальный инструмент для радиоэлектроники, подходящий для любой стандартной схемы на идеальном ОУ.
Как пользоваться калькулятором
Выберите конфигурацию усилителя, после чего введите сопротивление резистора обратной связи Rf и входного резистора Rin в омах. Калькулятор покажет коэффициент усиления в В/В и соответствующее значение в децибелах. У неинвертирующего усилителя выходной сигнал совпадает по фазе с входным (положительное усиление), а у инвертирующего усиление отрицательное — это указывает на сдвиг фазы на 180°.
Разбор формулы
Для неинвертирующего усилителя коэффициент усиления равен $$A_v = 1 + \frac{\text{R}_f}{\text{R}_{in}}$$ Из-за слагаемого «1» неинвертирующий усилитель всегда имеет усиление не менее 1 (единичное). Для инвертирующего усилителя усиление составляет $$A_v = -\frac{\text{R}_f}{\text{R}_{in}}$$ и по модулю может быть меньше, равно или больше 1. Значение в децибелах вычисляется по формуле \(20 \cdot \log_{10}(|A_v|)\).
Пример расчёта
Допустим, в неинвертирующей схеме Rf = 10 000 Ом, а Rin = 1000 Ом. Тогда $$A_v = 1 + \frac{10\,000}{1000} = 1 + 10 = 11 \text{ В/В}$$ В децибелах это \(20 \cdot \log_{10}(11) \approx 20{,}83 \text{ дБ}\). Те же резисторы в инвертирующей схеме дадут $$A_v = -\frac{10\,000}{1000} = -10 \text{ В/В}$$ что по модулю составляет 20 дБ.
Частые вопросы
Почему усиление инвертирующего усилителя отрицательное? Знак «минус» означает, что выходной сигнал инвертирован (сдвинут на 180°) относительно входного; за величину усиления отвечает именно модуль.
Может ли усиление неинвертирующего усилителя быть меньше 1? Нет. Слагаемое «+1» гарантирует минимальное усиление, равное 1 (при Rf = 0 получается повторитель напряжения).
Что произойдёт, если Rin равно нулю? Деление на ноль не определено, поэтому для корректного расчёта усиления требуется ненулевое входное сопротивление.
