Mengapa sirkuit amplifier saya menguatkan lebih dari yang saya harapkan?

Pertanyaan saya

Mengapa rangkaian amplifier saya menguatkan lebih dari yang saya harapkan, dan apa yang bisa saya lakukan untuk memperbaikinya?

Apa yang ingin saya capai

Saya ingin memperkuat input yang, paling banyak, adalah 1,5 [V] untuk, paling banyak, menjadi 2 [V].

Apa yang saya coba

Saya memiliki rangkaian di bawah yang diatur. Ketika saya mengukur tegangan OUTterhadap GND, saya mendapatkan nilai yang 7 kali lebih tinggi dari nilai IN.

Saya menggunakan rumus berikut:

V_{o} = V_{i} * (1 + \frac{R_{2}}{R_{1}})

$V_o = V_i * (1 + \frac{R_2}{R_1})$

Menghubungkan $2$ untuk $V_o$ dan $1.5$ untuk $V_i$ mengevaluasi ke:

R_{1} = 3 R_{2}

$R_1 = 3R_2$

Saya mencoba menggunakan 300 [Ω] dan 100 [Ω] untuk $R_1$ dan $R_2$ masing-masing, yang menghasilkan keuntungan yang berbeda, tetapi juga tidak diinginkan. Saya ingat bahwa itu sedikit lebih rendah.

Apa yang saya dapat

Mengukur tegangan pada INdan OUTterhadap GNDpenggunaan multimeter memberi saya sekitar 0,5 [V] untuk INdan 3,5 [V] untuk OUT.

skema

^{mensimulasikan rangkaian ini - Skema dibuat menggunakan CircuitLab}

operational-amplifier amplifier

— Adam Jensen
sumber

Apakah Anda yakin itulah cara Anda membuatnya? Itu seharusnya tidak bekerja dengan baik sama sekali. Tidak ada umpan balik negatif, dan input positif Anda terhubung ke ground melalui R1. Berapa tegangan suplai untuk LM358?

— JRE

@ JRE maaf, kutubnya dibalik op amp. Tegangan suplai adalah 5 [V], seperti yang terlihat di sebelah kiri.

— Adam Jensen

Karena Anda menggunakan umpan balik positif, output cenderung jenuh terhadap tegangan bias. Mengapa tidak menggunakan umpan balik negatif? Umpan balik juga harus terhubung ke sisi lain R1 bukan ke GND.

— Durmus

Loop terbuka amplifier itu, penguatannya akan lebih dari 100000 dari 7, setidaknya sampai jenuh. Ikuti skema untuk penguat non-pembalik lain kali.

— Brian Drummond

Bagian bawah R2 harus berada di atas resistor R1 ... Karena output hanya akan pergi ke rel karena ada yang lebih tinggi dari tanah (dengan V + terikat melalui resistor R1)

— jbord39

Jawaban:

Ubah berikut ini untuk mendapatkan amplifier non-pembalik dengan gain = $1 + R_2/R_1$

skema

Perbedaannya adalah itu $R_2$ terhubung ke input pembalik op amp bukannya ground.

Silakan lihat jawaban Scott Seidman untuk penjelasan tentang apa yang dilakukan sirkuit yang salah.

— JRE
sumber

@abligh Silakan melihat dari dekat dan temukan perbedaan (penting) ...

— Batuu

Bagi mereka yang menyukai saya berpikir "ya, itu sama!", R2 pada diagram asli terhubung ke ground, sebagai lawan dihubungkan ke input negatif dari OpAmp.

— abligh

Sirkuit Anda salah. Coba sambungkan terminal bawah R2 ke terminal atas R1 (input negatif dari opamp). Ini akan memberi Anda penguat non-pembalik dengan Vo = Vi * (1 + R2 / R1)

Untuk simulasi yang tepat tambahkan simbol tanah.

— Batuu
sumber

Untuk menambah jawaban lain, karena tegangan terminal pembalik TETAP DI GROUND (kita tahu ini karena tidak ada arus, dalam ideal, dapat memasuki terminal input, sehingga ada penurunan tegangan nol pada resistor R1), Anda tidak memiliki negatif umpan balik. Karena kurangnya umpan balik negatif, gain dari amplifier Anda adalah gain loop terbuka dari op amp (mungkin $10^5$ atau lebih), dan output hanya ditentukan oleh seberapa dekat output bisa sampai ke rel.

— Scott Seidman
sumber

Mungkin ada baiknya untuk mengetahui bagi OP bahwa rangkaian [aslinya] berperilaku seperti pembanding bukan penguat [linier] ...

@Nasha Saya lebih suka menghindari jawaban yang mungkin mendorong orang untuk menggunakan op amp sebagai pembanding.

— Scott Seidman

Hmmm ... saya mohon berbeda. Seharusnya tidak menjadi dalih untuk tidak mengajar atau belajar dengan cara apa pun. Lagi pula, itu terserah siapa yang memutuskan untuk menggunakan opamp sebagai pembanding (jika sama sekali). Dan Anda juga bisa menjelaskan mengapa Anda tidak merekomendasikan ini.

@Nasha - Saya sudah melakukannya berulang kali. Jika Anda melihat-lihat tumpukan ini, Anda akan menemukan jejak orang yang memiliki masalah dengan rangkaian karena mereka mengharapkan op amp berperilaku seperti pembanding ketika digunakan loop terbuka, dan hampir tidak ada masalah dari orang-orang yang mulai dengan pembanding yang sebenarnya dioptimalkan berfungsi sebagai pembanding.

— Scott Seidman

Nah, memberikan jawaban atas pertanyaan seperti itu di situs dengan ribuan klik sehari membuatnya pasti terjadi, saya kira ...