Calculadora de ganho de op-amp

O ganho de tensão de um amplificador operacional é a razão em malha fechada entre a tensão de saída e a de entrada depois que duas resistências definem a realimentação. Esta calculadora de ganho de op-amp avalia o estágio inversor ideal: a fonte alimenta o terminal inversor pela resistência de entrada Rin, a saída volta a esse nó pela resistência de realimentação Rf, e Av vale menos Rf sobre Rin. Você recebe o ganho com sinal e a magnitude em decibéis, calculada como vinte vezes o logaritmo decimal de Rf sobre Rin.

Ganho em malha fechada do op-amp e a fórmula inversora Av = −Rf/Rin

As folhas de dados de um amplificador operacional citam um ganho em malha aberta enorme, mas o número que você realmente usa em um circuito é o ganho de tensão em malha fechada definido por duas resistências. Esta calculadora responde a essa pergunta prática na conexão inversora: o sinal de entrada chega ao terminal inversor por Rin, a realimentação volta da saída por Rf, e o terminal não inversor é referenciado ao terra de sinal.

Sob as idealizações usuais —ganho em malha aberta infinito, corrente de entrada nula e terra virtual no nó inversor— a corrente Vin sobre Rin pela resistência de entrada iguala a corrente menos Vout sobre Rf pela de realimentação. Cancelando essas correntes obtém-se Av igual a Vout sobre Vin, igual a menos Rf sobre Rin. O sinal de menos é a inversão que dá nome à topologia: um Vin positivo produz um Vout negativo quando ambas as resistências são positivas.

Ao lado da razão com sinal, a ferramenta informa a magnitude em decibéis como vinte vezes o logaritmo na base dez de Rf sobre Rin, do mesmo modo que gráficos de áudio e instrumentação traçam o valor absoluto de Av. As checagens de livro são imediatas. Dez quilohms de entrada com cem quilohms de realimentação produzem Av igual a menos dez e vinte decibéis.

Resistências iguais produzem Av igual a menos um e zero decibéis, o buffer inversor de ganho unitário. Uma razão de realimentação 2.2 para 1 produz Av igual a menos 2.2. O motor não simula produto ganho-largura de banda finito, polarização de entrada, offset nem saturação; isso cabe a uma passagem SPICE depois que este primeiro número já está correto.

Mantenha ambas as resistências na mesma unidade para que a razão seja honesta, e trate o resultado como o ganho em malha fechada ideal que você fixa antes de se preocupar com a largura de banda.

Lições, projeto de laboratório e testes de software que precisam de um Av estável

Estudantes encontram o ganho de op-amp quando um curso de circuitos introduz realimentação negativa, quando um laboratório pede para prever Vout sobre Vin antes de medir, e quando um problema de concurso dá duas resistências e quer Av sem simulador. Professores podem gerar gabaritos para pares em quilohms sem misturar unidades nem omitir o sinal de menos. Quem projeta pré-amplificadores de áudio, front-ends de fotodiodo e condicionadores de sensores usa o estágio inversor porque a terra virtual mantém o nó somador quieto e o ganho é uma razão simples.

O mesmo contrato ajuda o software: testes unitários podem fixar Av igual a menos dez a partir de cem quilohms sobre dez quilohms; aplicativos de tutoria podem mostrar o ganho linear e a magnitude em decibéis; auxiliares de lista de materiais podem normalizar resistências digitadas pelo usuário antes de um esboço de esquema. Mantenha ambas as resistências na mesma unidade —ohms com ohms, quilohms com quilohms— porque só a razão importa, e misturar um quilohm com um ohm sem converter é o erro silencioso mais comum.

Chips reais ainda têm ganho em malha aberta finito, corrente de polarização de entrada e um produto ganho-largura de banda, então trate este resultado como o primeiro passo ideal e depois verifique largura de banda e estabilidade. Validação falha não consome saldo, o que barateia a exploração. Combine o resultado com uma ferramenta de ganho não inversor quando a topologia é um mais Rf sobre Rg, ou com uma de ganho de tensão em dB quando você já tiver Vout e Vin em vez de resistências.