Kalkulator wzmacniacza operacyjnego pozwala szybko policzyć wzmocnienie napięciowe i idealne napięcie wyjściowe. Wybierz układ odwracający, nieodwracający albo wtórnik, wpisz rezystory oraz Vin i porównaj wynik z napięciem zasilania.
To narzędzie dotyczy podstawowego modelu liniowego ze sprzężeniem zwrotnym. Nie zastępuje doboru konkretnego wzmacniacza operacyjnego pod kątem pasma, szumów, prądu wejściowego, obciążenia czy stabilności.
Policzyłeś wzmacniacz operacyjny - co warto sprawdzić dalej?
W praktycznym torze pomiarowym wzmacniacz operacyjny często współpracuje z mostkiem, bocznikiem albo ADC. Te narzędzia pozwolą domknąć cały tor sygnałowy.
Pełną ścieżkę od podstaw do zasilania i pomiarów znajdziesz w Akademii Elektroniki.
Wzmocnienie układu odwracającego i nieodwracającego
W układzie nieodwracającym sygnał trafia na wejście oznaczone znakiem „+”. Wzmocnienie jest dodatnie, więc wyjście zachowuje polaryzację sygnału wejściowego. Rezystor Rf tworzy sprzężenie zwrotne z wyjścia, a Rg łączy wejście odwracające z punktem odniesienia.
W układzie odwracającym sygnał trafia przez rezystor Rin na wejście „−”. Wzmocnienie ma znak ujemny, dlatego dla dodatniego Vin otrzymujemy ujemne Uout względem punktu odniesienia. Moduł wzmocnienia zależy od stosunku Rf do Rin.
Wtórnik napięciowy jest szczególnym przypadkiem sprzężenia zwrotnego: idealne Av wynosi 1, więc napięcie wyjściowe podąża za napięciem wejściowym. Taki układ jest używany jako bufor między stopniami o różnych impedancjach.
Wzory używane przez kalkulator
Dla modelu idealnego podstawowe zależności są proste i wynikają z ujemnego sprzężenia zwrotnego.
Znak Av opisuje również zmianę polaryzacji: ujemne Av oznacza odwrócenie fazy o 180° dla analizowanego sygnału.
Wzmocnienie razy a wzmocnienie w dB
Wzmocnienie liniowe mówi wprost, ile razy większe lub mniejsze jest idealne napięcie wyjściowe od wejściowego. Av = 10 oznacza dziesięciokrotne wzmocnienie amplitudy, a Av = −10 oznacza tę samą wartość modułu z odwróceniem polaryzacji.
Skala decybelowa jest wygodna przy porównywaniu stopni, filtrów i charakterystyk częstotliwościowych. Wzmocnienie napięciowe 10× odpowiada 20 dB, 100× odpowiada 40 dB, a 2× to około 6,02 dB.
Dla wtórnika |Av| = 1, dlatego wynik wynosi 0 dB. To nie oznacza braku funkcji układu — wtórnik może nadal bardzo skutecznie separować źródło sygnału od obciążenia.
Napięcie zasilania a możliwe Uout
Idealne równanie może dać napięcie wyjściowe wyższe niż napięcie zasilania. Fizyczny wzmacniacz nie może jednak wygenerować napięcia poza dostępnymi szynami. Dlatego kalkulator porównuje idealne Uout z podanym V+ i V− i sygnalizuje przekroczenie zakresu.
Nawet wynik znajdujący się matematycznie pomiędzy szynami nie gwarantuje poprawnej pracy. Część układów potrzebuje zapasu napięcia od jednej lub obu szyn. Wzmacniacze typu rail-to-rail mogą pracować bliżej granic, ale rzeczywisty zakres zależy m.in. od obciążenia.
Dlatego napięcie zasilania w tym kalkulatorze służy jako szybka kontrola logiczna, a dokładny dopuszczalny zakres należy zawsze sprawdzić w nocie katalogowej użytego układu.
Wskazówka od KalkulatorXXL
Jeśli potrzebujesz dużego wzmocnienia, nie zwiększaj bez końca wartości Rf. Bardzo duże rezystancje mogą zwiększać wpływ prądów polaryzacji, szumów i pojemności pasożytniczych.
Przy większym wymaganym Av często lepiej rozważyć kilka stopni o umiarkowanym wzmocnieniu i sprawdzić wymagane pasmo całego toru.
Dla ucznia i studenta – interpretacja Av, Vin i Uout
W zadaniu najpierw rozpoznaj typ układu po sposobie podania sygnału i połączeniu rezystorów. To decyduje o wzorze na Av i o znaku napięcia wyjściowego.
- Av dodatnie – wyjście ma tę samą polaryzację co wejście.
- Av ujemne – sygnał jest odwrócony o 180° w modelu napięciowym.
- Av = 1 – wtórnik napięciowy, czyli bufor bez wzmocnienia amplitudy.
- dB – dla napięcia używamy 20·log10(|Av|), a nie samego znaku Av.
- Kontrola wyniku – Uout nie może fizycznie wyjść poza napięcia zasilania.
Przykładowe zadania z rozwiązaniami
Treść: Rg = 10 kΩ, Rf = 90 kΩ, Vin = 0,5 V. Oblicz Av i idealne Uout.
Pokaż rozwiązanieUkryj rozwiązanie
Av: 1 + 90/10 = 10.
Uout: 10 × 0,5 V = 5 V.
Treść: Rin = 10 kΩ, Rf = 47 kΩ, Vin = 0,2 V. Oblicz wzmocnienie i napięcie wyjściowe.
Pokaż rozwiązanieUkryj rozwiązanie
Av: −47/10 = −4,7.
Uout: −4,7 × 0,2 V = −0,94 V.
Treść: Układ nieodwracający ma Av = 20 i Vin = 0,8 V. Zasilanie wynosi ±12 V. Czy idealny wynik jest możliwy?
Pokaż rozwiązanieUkryj rozwiązanie
Idealne Uout: 20 × 0,8 V = 16 V.
16 V przekracza dodatnią szynę +12 V, więc rzeczywisty układ wejdzie w ograniczenie wcześniej lub najpóźniej przy granicy zasilania.
Treść: Na wejściu wtórnika jest 1,25 V. Ile wynosi idealne Uout i wzmocnienie w dB?
Pokaż rozwiązanieUkryj rozwiązanie
Av: 1.
Uout: 1 × 1,25 V = 1,25 V.
dB: 20 log10(1) = 0 dB.
Najczęstsze błędy przy obliczaniu wzmacniacza operacyjnego
- Pomylenie układu odwracającego z nieodwracającym – mają inne wzory i inny znak Av.
- Pominięcie jedynki w układzie nieodwracającym – Av to 1 + Rf/Rg.
- Użycie wartości rezystorów w różnych jednostkach – stosunek jest poprawny tylko po zachowaniu spójności jednostek.
- Brak kontroli zasilania – matematyczne Uout może być niemożliwe do uzyskania.
- Traktowanie modelu idealnego jako danych konkretnego układu – rzeczywisty wzmacniacz ma ograniczone pasmo, szybkość narastania i zakres napięć.
Ciekawostka
Wtórnik napięciowy ma wzmocnienie 1× i 0 dB, ale nadal jest bardzo użyteczny: może odseparować źródło o dużej impedancji od obciążenia wymagającego większego prądu, nie zmieniając przy tym idealnej amplitudy napięcia.
Dalsza ścieżka w Elektronice
Jeśli chcesz połączyć ten temat z innymi elementami obwodu, przejdź do Akademii Elektroniki. Zebraliśmy tam kalkulatory, tablice i poradniki w kolejności od podstaw do praktycznych układów.
FAQ – wzmacniacz operacyjny, wzmocnienie i napięcie wyjściowe
Ostatnia aktualizacja: 24.08.2026