Invertir la ganancia del amplificador operacional usando resistencias de alto valor y usando medidas de osciloscopio

inversión de la configuración del amplificador operacional

Construí un circuito de amplificador operacional inversor como se muestra en la figura anterior usando valores variables para Rf y Rin.

Cuando usé Rf=10kohm y Rin=100ohm, mi ganancia medida (usando el osciloscopio virtual del instrumento nacional) fue 98.88, que está muy cerca de la ganancia esperada de 100.

Cuando usé Rf=1Mohm y Rin=10k, mi ganancia esperada fue 100 pero la ganancia medida usando el osciloscopio virtual es solo 89.99. Además, usando un osciloscopio físico real (AGILENT DSO-X 2012A), mi ganancia resultó ser de aproximadamente 67,1 y fluctuó mucho.

Leí que los valores de resistencia más altos dan como resultado un ruido más alto, como había visto en las mediciones, pero ¿por qué las mediciones que usan el osciloscopio físico son mucho más ruidosas y la ganancia es mucho más baja que la del instrumento virtual? ¿Y por qué para la misma ganancia esperada (calculada), el uso de resistencias de alto valor da como resultado ganancias más bajas en relación con el uso de resistencias de valores bajos? ¿Es correcto para mí creer que tener más ruido no debería afectar la ganancia producida sino que simplemente hará que las lecturas fluctúen?

¿Qué amplificador operacional está usando y qué entrada de frecuencia? ¿Y qué fuente de alimentación?
Parece que hay un problema con la carga aquí. Si está utilizando una sonda con una resistencia interna de 10 MOhm para medir el voltaje sobre una resistencia de 100 Ohm, prácticamente no habrá efecto de carga porque la sonda se comportaría de manera similar a la de un circuito abierto (100 Ohm << 10 MOhm) . Pero si la resistencia que había medido era de alrededor de 1 MOhm, ahora la sonda de 10 MOhm cargará su circuito causando cambios inesperados más grandes en el voltaje.
Más que eso, ¿tuviste en cuenta la posibilidad de tolerancias en las piezas?
Además, ¿cuál es la magnitud de su voltaje de entrada? ¿Hay alguna distorsión? Simulé un montón de amplificadores operacionales diferentes, e incluso probé uno personalizado con parámetros terribles y no vi lo que estás describiendo.

Respuestas (1)

No dices qué amplificador estás usando o qué frecuencia de medición.

En un mundo ideal, obtendría las ganancias de 100x que calcula. Entonces, el acertijo es, dada su información limitada, adivinar qué está causando que la situación no sea ideal.

Si está midiendo con una frecuencia de CA alta, la capacitancia parásita a través de Rf reduciría su impedancia.

Si está midiendo con una frecuencia de CA alta y utiliza un amplificador con un producto de ancho de banda de ganancia limitada, es posible que esté tan abajo en la curva de ganancia/frecuencia que la ganancia haya caído a menos de 100x.

Si está midiendo en CC, con un amplificador deficiente o un Rf viejo/dañado/húmedo, entonces podría haber una ruta resistiva desviando el Rf, reduciendo su valor efectivo.

Es posible hacer más experimentos para ver si alguno de estos está causando el problema. Cambie la frecuencia de medición. Mida la ganancia de bucle abierto del amplificador. Cargue la salida del amplificador con diferentes resistencias de carga. Reemplace el Rf único con un divisor de potencial 10:1 de baja impedancia y una resistencia en serie del 10% del valor (debería dar la misma ganancia, pero con impedancias de retroalimentación más bajas).

Este tipo de investigación es lo que los ingenieros tienen que hacer todo el tiempo. Recuerda, que en una aparente imposibilidad como esta, la medida, o al menos algún aspecto de ella, siempre es correcta. Lo que falla es su suposición de cuál es exactamente la configuración de medición. 'La configuración de medición', por supuesto, incluye lo que está midiendo, el estímulo, el medidor, las conexiones y cualquier cosa que pueda influir en ello. Ve a investigar.

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