Инвертирование коэффициента усиления операционного усилителя с использованием резисторов высокого номинала и измерений с помощью осциллографа

инвертирующая конфигурация операционного усилителя

Я построил схему инвертирующего операционного усилителя, как показано на рисунке выше, используя различные значения Rf и Rin.

Когда я использовал Rf = 10 кОм и Rin = 100 Ом, мой измеренный коэффициент усиления (с использованием виртуального осциллографа National Instrument) составил 98,88, что очень близко к ожидаемому коэффициенту усиления 100.

Когда я использовал Rf = 1 МОм и Rin = 10 кОм, мой ожидаемый коэффициент усиления был равен 100, но измеренный с помощью виртуального осциллографа коэффициент усиления составил всего 89,99. Кроме того, при использовании реального физического осциллографа (AGILENT DSO-X 2012A) коэффициент усиления оказался около 67,1 и сильно колебался.

Я читал, что более высокие значения резистора приводят к более высокому шуму, как я видел в измерениях, но почему измерения с использованием физического осциллографа намного шумнее, а коэффициент усиления намного ниже, чем у виртуального прибора? И почему при одном и том же ожидаемом (расчетном) коэффициенте усиления использование резисторов с большим номиналом приводит к более низкому коэффициенту усиления по сравнению с использованием резисторов с низким номиналом? Правильно ли я считаю, что увеличение шума не должно влиять на производимое усиление, а просто будет вызывать колебания показаний?

Какой операционный усилитель вы используете и какой частотный вход? А какой блок питания?
Похоже, здесь проблема с загрузкой. Если вы используете щуп с внутренним сопротивлением 10 МОм для измерения напряжения на резисторе 100 Ом, практически не будет эффекта нагрузки, потому что щуп будет вести себя аналогично разомкнутой цепи (100 Ом << 10 МОм). . Но если резистор, который вы измерили, был около 1 МОм, теперь пробник на 10 МОм нагрузит вашу цепь, вызывая более сильные неожиданные изменения напряжения.
Более того, вы учитывали возможность допусков деталей?
Кроме того, какова величина вашего входного напряжения? Есть ли искажения? Я смоделировал кучу разных операционных усилителей, и даже попробовал собственный с ужасными параметрами и не увидел того, что вы описываете.

Ответы (1)

Вы не говорите, какой усилитель вы используете или какую частоту измерения.

В идеальном мире вы получите 100-кратный выигрыш, который вы рассчитываете. Таким образом, задача состоит в том, чтобы, учитывая вашу ограниченную информацию, угадать, что делает ситуацию неидеальной?

Если вы проводите измерения с высокой частотой переменного тока, то паразитная емкость на Rf уменьшит его импеданс.

Если вы проводите измерения с высокой частотой переменного тока и используете усилитель с ограниченным произведением коэффициента усиления на полосу пропускания, вы можете оказаться настолько далеко вниз по кривой коэффициента усиления/частоты, что коэффициент усиления упадет менее чем в 100 раз.

Если вы проводите измерения при постоянном токе, с плохим усилителем или со старым/поврежденным/влажным Rf, то может быть резистивный тракт, шунтирующий Rf, уменьшая его эффективное значение.

Можно провести дополнительные эксперименты, чтобы увидеть, какие из них вызывают проблему. Измените частоту измерения. Измерьте коэффициент усиления разомкнутого контура усилителя. Нагрузите выход усилителя различными нагрузочными резисторами. Замените одиночный Rf делителем потенциала с низким импедансом 10:1 и последовательным резистором на 10% от значения (должен дать такое же усиление, но с более низкими импедансами обратной связи).

Такого рода исследования — это то, чем инженеры должны заниматься все время. Помните, что в такой кажущейся невозможности измерение или, по крайней мере, какой-то его аспект всегда правильны. В чем ошибка, так это в вашем предположении, что именно представляет собой установка измерения. «Установка измерения», конечно же, включает в себя то, что вы измеряете, стимул, измеритель, соединения и все, что может на это повлиять. Иди расследуй.

Инвертирование коэффициента усиления операционного усилителя с использованием резисторов высокого номинала и измерений с помощью осциллографа
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v