Perché il mio circuito amplificatore si sta amplificando più di quanto mi aspetto?

La mia domanda

Perché il mio circuito amplificatore si amplifica più di quanto mi aspetto e cosa posso fare per risolverlo?

Quello che voglio realizzare

Voglio amplificare un input che, al massimo, sia 1,5 [V] a, al massimo, sia 2 [V].

Quello che ho provato

Ho impostato il circuito sottostante. Quando misuro la tensione di OUTcontro GND, ottengo valori 7 volte superiori al valore IN.

Ho usato la seguente formula:

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

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

Collegamento $2$ per $V_o$ e $1.5$ per $V_i$ valuta di:

R_{1} = 3 R_{2}

$R_1 = 3R_2$

Ho provato a usare 300 [Ω] e 100 [Ω] per $R_1$ e $R_2$ rispettivamente, che ha prodotto un guadagno diverso, ma anche indesiderabile. Ricordo che era un po 'più basso.

Quello che ho

Misurare la tensione a INe OUTcontro GNDusando un multimetro mi dà circa 0,5 [V] per INe 3,5 [V] per OUT.

schematico

^{simula questo circuito - Schema creato usando CircuitLab}

operational-amplifier amplifier

— Adam Jensen
fonte

Sei sicuro che sia così che l'hai costruito? Non dovrebbe funzionare affatto correttamente. Nessun feedback negativo e il tuo input positivo è collegato a terra tramite R1. Qual è la tensione di alimentazione per LM358?

— JRE,

@JRE scusa, i poli sono stati capovolti sull'amplificatore operazionale. La tensione di alimentazione è 5 [V], come si vede a sinistra.

— Adam Jensen,

Poiché si utilizza un feedback positivo, l'uscita probabilmente si satura alla tensione di polarizzazione. Perché non usare un feedback negativo? Inoltre, il feedback deve essere collegato all'altro lato di R1 e non a GND.

— Durmus,

Il circuito aperto di quell'amplificatore, il suo guadagno sarà più simile a 100000 che a 7, almeno fino a quando non si satura. Seguire lo schema per un amplificatore non invertente la prossima volta.

— Brian Drummond,

La parte inferiore di R2 dovrebbe andare in cima al resistore R1 ... Dato che è l'uscita andrà semplicemente sulla rotaia poiché qualsiasi cosa è più alta della terra (con V + è legata attraverso il resistore R1)

— jbord39

Risposte:

Passare a quanto segue per ottenere un amplificatore non invertente con guadagno = $1 + R_2/R_1$

schematico

La differenza è quella $R_2$ è collegato all'ingresso invertente dell'amplificatore operazionale anziché a terra.

Si prega di consultare la risposta di Scott Seidman per una spiegazione di ciò che stava facendo il circuito errato.

— JRE
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@abligh Dai un'occhiata molto da vicino e trova la (importante) differenza ...

— Batuu

Per coloro che come me hanno pensato "eh, è lo stesso!", R2 nel diagramma originale è collegato a terra, invece di essere collegato all'ingresso negativo di OpAmp.

— circa

Il tuo circuito è sbagliato. Prova a collegare il terminale inferiore di R2 al terminale superiore di R1 (ingresso negativo dell'opamp). Questo ti darebbe un amplificatore senza inversione con Vo = Vi * (1 + R2 / R1)

Per una corretta simulazione aggiungere un simbolo di terra.

— Batuu
fonte

Per aggiungere alle altre risposte, poiché la tensione del terminale di inversione è FISSA A TERRA (lo sappiamo perché nessuna corrente, nell'ideale, può entrare nei terminali di ingresso, quindi non c'è caduta di tensione nulla attraverso il resistore R1), non si ha alcun negativo risposta. A causa della mancanza di feedback negativo, il guadagno dell'amplificatore è il guadagno ad anello aperto dell'amplificatore operazionale (forse $10^5$ o giù di lì) e l'output è semplicemente determinato dalla vicinanza dell'uscita alla guida.

— Scott Seidman
fonte

Forse è bene sapere per l'OP che il suo circuito [originale] si comporta come un comparatore non un amplificatore [lineare] ...

@Nasha Preferisco evitare le risposte che potrebbero incoraggiare le persone a utilizzare amplificatori operazionali come comparatori.

— Scott Seidman,

Hmmm ... mi permetto di dissentire. Non dovrebbe essere un pretesto per non insegnare né imparare in alcun modo. Dopotutto, spetta a chi decide di utilizzare un opamp come comparatore (se non del tutto). E potresti anche spiegare perché non lo consigli.

@Nasha - L'ho fatto più volte. Se guardi intorno a questo stack, troverai una scia di persone che hanno problemi con un circuito perché si aspettano che un amplificatore operazionale si comporti come un comparatore quando viene utilizzato ad anello aperto e quasi nessun problema da parte di persone che iniziano con un comparatore effettivo ottimizzato funzionare come comparatore.

— Scott Seidman,

Bene, fornire risposte a tali domande su un sito con migliaia di hit al giorno fa sì che accada, suppongo ...