Por que meu circuito amplificador está amplificando mais do que eu esperava?

Minha pergunta

Por que o circuito do meu amplificador está amplificando mais do que eu esperava e o que posso fazer para corrigi-lo?

O que eu quero realizar

Quero amplificar uma entrada que, no máximo, seja de 1,5 [V] para, no máximo, 2 [V].

O que eu tentei

Eu tenho o circuito abaixo configurado. Quando medo a tensão de OUTcontra GND, recebo valores 7 vezes maiores que o valor IN.

Eu usei a seguinte fórmula:

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

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

Conectando $2$ para $V_o$ e $1.5$ para $V_i$ avalia como:

R_{1} = 3 R_{2}

$R_1 = 3R_2$

Eu tentei usar 300 [Ω] e 100 [Ω] para $R_1$ e $R_2$ respectivamente, que renderam um ganho diferente, mas também indesejável. Lembro que foi um pouco menor.

O que eu tenho

Medir a tensão em INe OUTcontra o GNDuso de um multímetro fornece cerca de 0,5 [V] para INe 3,5 [V] para OUT.

esquemático

^{simular este circuito - esquemático criado usando o CircuitLab}

operational-amplifier amplifier

— Adam Jensen
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Tem certeza de que foi assim que você o construiu? Isso não deve funcionar corretamente. Sem feedback negativo, e sua entrada positiva é conectada ao terra através de R1. Qual é a tensão de alimentação do LM358?

— JRE

@JRE desculpe, os postes foram virados no amplificador operacional. A tensão de alimentação é de 5 [V], como pode ser visto à esquerda.

— Adam Jensen

Como você está usando feedback positivo, a saída provavelmente satura para a tensão de polarização. Por que não usar feedback negativo? Além disso, o feedback deve ser conectado ao outro lado do R1 e não ao GND.

— Durmus

O loop aberto desse amplificador, seu ganho será mais parecido com 100000 do que 7, pelo menos até saturar. Siga o esquema para um amplificador não inversor na próxima vez.

— Brian Drummond

A parte inferior do R2 deve ir em cima do resistor R1 ... Como é a saída será apenas ir para o rail já que qualquer coisa é maior do solo (com V + é amarrado a através do resistor R1)

— jbord39

Respostas:

Mude para o seguinte para obter um amplificador não inversor com ganho = $1 + R_2/R_1$

esquemático

A diferença é que $R_2$ está conectado à entrada inversora do amplificador operacional em vez do terra.

Consulte a resposta de Scott Seidman para obter uma explicação sobre o que o circuito incorreto estava fazendo.

— JRE
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@abligh Por favor, dê uma olhada realmente perto e encontrar a diferença (importante) ...

— Batuu

Para quem gosta de mim pensava "huh, é o mesmo!", O R2 no diagrama original está conectado ao terra, em vez de estar conectado à entrada negativa do OpAmp.

— abligh

Seu circuito está errado. Tente conectar o terminal inferior de R2 ao terminal superior de R1 (entrada negativa do opamp). Isso daria a você um amplificador não inversor com Vo = Vi * (1 + R2 / R1)

Para uma simulação adequada, adicione um símbolo de terra.

— Batuu
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Para adicionar às outras respostas, porque a tensão do terminal inversor é FIXA NO TERRENO (sabemos disso porque nenhuma corrente, no ideal, pode entrar nos terminais de entrada, portanto, há queda de tensão zero no resistor R1), você não tem negativo comentários. Devido à falta de feedback negativo, o ganho do seu amplificador é o ganho em circuito aberto do amplificador operacional (talvez $10^5$ ou mais), e a saída é simplesmente determinada pela distância que a saída pode chegar ao trilho.

— Scott Seidman
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Talvez seja bom saber para o OP que seus [original] se comporta circuito como um comparador não um [linear] amplificador ...

@Nasha Prefiro evitar respostas que possam incentivar as pessoas a usar amplificadores operacionais como comparadores.

— Scott Seidman

Hmmm ... eu imploro para diferir. Não deve ser um pretexto para não ensinar nem aprender de forma alguma. Afinal, cabe a quem decide usar um opamp como um comparador (se houver). E você também pode explicar por que não recomenda isso.

@Nasha - eu fiz isso repetidamente. Se você olhar em volta dessa pilha, encontrará uma trilha de pessoas que têm problemas com um circuito, porque esperam que um amplificador operacional se comporte como um comparador quando usado em loop aberto, e quase nenhum problema de pessoas que começam com um comparador real otimizado funcionar como um comparador.

— Scott Seidman

Bem, fornecendo respostas a essas perguntas em um site com milhares de acessos por dia torna prestes a acontecer, suponho ...