Calcolatore amplificatore non invertente

Un calcolatore di amplificatore non invertente trasforma le due resistenze di retroazione di un op-amp ideale nel guadagno di tensione a maglia chiusa. Inserisca la resistenza di retroazione Rf tra l’uscita e l’ingresso invertente, e la resistenza a massa Rg dall’ingresso invertente al riferimento di segnale; lo strumento restituisce Av uguale a uno più Rf su Rg, il rapporto intermedio, il guadagno in decibel e la sostituzione passo per passo che può incollare in relazioni di laboratorio o compiti. Gli stadi non invertenti conservano la polarità del segnale, presentano alta impedenza d’ingresso sul pin non invertente e compaiono in buffer di sensori, preamplificatori audio e driver ADC ogni volta che serve un guadagno maggiore o uguale a uno senza inversione.

Perché il guadagno non scende mai sotto uno

Nella configurazione classica non invertente un amplificatore operazionale ideale guida l’uscita in modo che la tensione differenziale d’ingresso sia zero sotto retroazione negativa. Il segnale d’ingresso si collega al pin non invertente mentre un partitore resistivo dall’uscita a massa (o comune di segnale) riporta una frazione dell’uscita al pin invertente. Quel partitore è Rf in serie con Rg: Rf sta tra uscita e ingresso invertente, e Rg tra ingresso invertente e massa.

L’analisi di massa virtuale mostra allora che la tensione al nodo invertente uguaglia la tensione d’ingresso, così Vin uguaglia Vout per Rg su Rf più Rg. Risolvendo il rapporto Vout su Vin si ottiene il guadagno di tensione a maglia chiusa Av uguale a uno più Rf su Rg.

Il guadagno unitario compare quando Rf è zero o cortocircuitata — il noto inseguitore di tensione — mentre grandi rapporti Rf su Rg producono alto guadagno limitato in pratica dalla larghezza di banda a maglia aperta e dalla stabilità, non da questa formula ideale. Docenti e correttori automatici curano tanto il rifiuto di Rg nulla quanto l’algebra: uno studente che imposta Rg a zero ha lasciato il dominio di un partitore passivo di retroazione, e un Infinity silenzioso nasconderebbe l’errore.

Valori floating quasi nulli a o sotto uno per dieci alla meno quindici sono trattati come zero e rifiutati allo stesso modo così il rumore non inventa un termine di rapporto enorme. Mantenga entrambe le resistenze nella stessa unità — ohm, chilohm o megaohm — perché solo il loro rapporto entra nella formula, non la scala assoluta, purché le unità coincidano.

Consigli pratici, limiti e ricerche correlate

Mantenga entrambe le resistenze nella stessa unità prima di chiamare: mescolare ohm con chilohm senza convertire produce un guadagno assurdo che sembra numerico ma sbaglia di tre ordini di grandezza sul rapporto. Preferisca inviare numeri piuttosto che stringhe di ingegneria preformattate quando controlla il client; le stringhe numeriche sono accettate solo se coincidono con un pattern numerico finito rigoroso.

Per controlli a mano, Rf uguale a dieci chilohm e Rg uguale a un chilohm devono restituire Av uguale a undici e circa venti virgola otto decibel; Rf uguale a zero con qualsiasi Rg positiva deve restituire Av uguale a uno per un inseguitore; Rf e Rg uguali devono restituire Av uguale a due.

Nell’insegnamento, abbini la formula ideale al richiamo che i chip reali hanno guadagno a maglia aperta finito, corrente di polarizzazione d’ingresso e prodotto guadagno-larghezza di banda, così questo strumento è il primo passo di progetto, non il controllo finale SPICE. Questa pagina si rivolge a chi cerca un calcolatore di amplificatore non invertente, guadagno di op-amp uno più Rf su Rg, o guadagno a maglia chiusa non invertente online; non è un risolutore di amplificatore invertente, né uno strumento di amplificatore differenziale, né un analizzatore completo di rumore o stabilità.

Preferisca questa capacità quando la topologia è già non invertente e serve solo Av da due resistenze; se il circuito è invertente, usi invece uno strumento di guadagno invertente.