¿Por qué mi circuito amplificador amplifica más de lo que espero?

Mi pregunta

¿Por qué mi circuito amplificador amplifica más de lo que esperaba y qué puedo hacer para solucionarlo?

Lo que quiero lograr

Quiero amplificar una entrada que, como máximo, sea 1.5 [V] para, como máximo, ser 2 [V].

Lo que he intentado

Tengo el siguiente circuito configurado. Cuando mido el voltaje de OUTcontra GND, obtengo valores que son 7 veces más altos que el valor IN.

Usé la siguiente fórmula:

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

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

Enchufar $2$ para $V_o$ y $1.5$ para $V_i$ evalúa a:

R_{1} = 3 R_{2}

$R_1 = 3R_2$

Intenté usar 300 [Ω] y 100 [Ω] para $R_1$ y $R_2$ respectivamente, que produjo una ganancia diferente, pero también indeseable. Recuerdo que fue un poco más bajo.

Lo que obtuve

Medir el voltaje en INy OUTcontra el GNDuso de un multímetro me da aproximadamente 0.5 [V] para INy 3.5 [V] para OUT.

esquemático

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

operational-amplifier amplifier

— Adam Jensen
fuente

¿Estás seguro de que es así como lo construiste? Eso no debería funcionar correctamente en absoluto. Sin retroalimentación negativa, y su entrada positiva está conectada a tierra a través de R1. ¿Cuál es el voltaje de suministro para el LM358?

— JRE

@JRE lo siento, los polos se volcaron en el amplificador operacional. La tensión de alimentación es de 5 [V], como se ve a la izquierda.

— Adam Jensen

Como está utilizando retroalimentación positiva, es probable que la salida se sature al voltaje de polarización. ¿Por qué no usar comentarios negativos? Además, la retroalimentación debe estar conectada al otro lado de R1, no a GND.

— Durmus

El bucle abierto de ese amplificador, su ganancia será más como 100000 que 7, al menos hasta que se sature. Siga el esquema de un amplificador no inversor la próxima vez.

— Brian Drummond el

La parte inferior de R2 debe ir encima de la resistencia R1 ... Como es, la salida irá al riel ya que cualquier cosa es más alta que la tierra (con V + está unido a través de la resistencia R1)

— jbord39

Respuestas:

Cambie a lo siguiente para obtener un amplificador no inversor con ganancia = $1 + R_2/R_1$

esquemático

La diferencia es que $R_2$ está conectado a la entrada inversora del amplificador operacional en lugar de tierra.

Consulte la respuesta de Scott Seidman para obtener una explicación de lo que estaba haciendo el circuito incorrecto.

— JRE
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@abligh Por favor, eche un vistazo de cerca y encuentre la diferencia (importante) ...

— Batuu

Para aquellos que como yo pensaron "¡eh, eso es lo mismo!", R2 en el diagrama original está conectado a tierra, en lugar de estar conectado a la entrada negativa del OpAmp.

— Abligh

Tu circuito está mal. Intente conectar el terminal inferior de R2 al terminal superior de R1 (entrada negativa del opamp). Esto le daría un amplificador no inversor con Vo = Vi * (1 + R2 / R1)

Para una simulación adecuada, agregue un símbolo de tierra.

— Batuu
fuente

Para agregar a las otras respuestas, debido a que el voltaje del terminal de inversión está FIJO EN TIERRA (sabemos esto porque ninguna corriente, en el ideal, puede ingresar a los terminales de entrada, por lo tanto, no hay caída de voltaje a través de la resistencia R1), no tiene negativo retroalimentación. Debido a la falta de retroalimentación negativa, la ganancia de su amplificador es la ganancia de bucle abierto del amplificador operacional (tal vez $10^5$ más o menos), y la salida se determina simplemente por lo cerca que la salida puede llegar al riel.

— Scott Seidman
fuente

Tal vez sea bueno saber para el OP que su circuito [original] se comporta como un comparador, no como un amplificador [lineal] ...

@Nasha Prefiero evitar respuestas que puedan alentar a las personas a usar amplificadores operacionales como comparadores.

— Scott Seidman

Hmmm ... le ruego que difiera. No debe ser un pretexto para no enseñar ni aprender de ninguna manera. Después de todo, depende de quién decida usar un opamp como comparador (si es que lo hace). Y también podría explicar por qué no recomienda esto.

@Nasha: lo he hecho repetidamente. Si mira alrededor de esta pila, encontrará un rastro de personas que tienen problemas con un circuito porque esperan que un amplificador operacional se comporte como un comparador cuando se usa en bucle abierto, y casi no hay problemas de personas que comienzan con un comparador real optimizado para funcionar como un comparador.

— Scott Seidman

Bueno, proporcionar respuestas a esas preguntas en un sitio con miles de visitas al día hace que suceda, supongo ...