Mi amplificador produjo una ganancia negativa cuando debería ser positiva. ¿Por qué?

El término "ganancia negativa" se reserva para aquellos casos en que la línea tiene una pendiente descendente y, por lo tanto, invierte la polaridad de la señal (un cambio de fase de 180 °). Un op-amp en una configuración inversa es un buen ejemplo.

Lo que tienes es un amplificador de atenuación; la señal de salida tiene una amplitud algo menor de la señal que entra pero no un signo diferente. (Estoy ignorando el desplazamiento de la línea inclinada para mantenerlo simple)

La relación de la ganancia de voltaje sobre voltaje (V / V) con la ganancia de dB a menudo confunde a las personas, ya que la medición de dB en realidad elimina la propiedad de "inversión" de los amplificadores de ganancia negativa (ya que toma el registro de los < fuerte> valor absoluto de la ganancia). Configuremos cuatro escenarios para diferentes pendientes de línea (ganancia V / V):

1. Ganancia: 2 V / V o 20 * log (| 2 |) = 6 dB y 0 ° de diferencia de fase
2. Ganancia: 0.5 V / V o 20 * log (| 0.5 |) = -6 dB y 0 ° diferencia de fase
3. Ganancia: -0.5 V / V o 20 * log (| -0.5 |) = -6 dB y diferencia de fase de 180 °
4. Ganancia: -2 V / V o 20 * log (| -2 |) = 6 dB y 180 ° de diferencia de fase

Los escenarios 1 y 2 tienen una pendiente / ganancia positiva y, por lo tanto, una diferencia de fase de 0 °, mientras que los escenarios 3 y 4 tienen ganancia negativa (inversión de señal) y, por lo tanto, una diferencia de fase de 180 °. Los escenarios 2 y 3 tienen una ganancia cuyo valor absoluto es menor que uno y, por lo tanto, son amplificadores de atenuación, expresados por una ganancia de dB negativa, mientras que los escenarios 1 y 4 son "amplificadores de amplificación".

La página de Wikipedia sobre Ganancia podría explicarlo mejor de lo que puedo.

El propósito de un amplificador no siempre es aumentar la amplitud de voltaje de una señal que pasa. Por ejemplo, podría usarse para conducir un dispositivo hambriento de corriente cuando la señal / dispositivo fuente no puede, como hacen los amplificadores de potencia de los altavoces.

Lo que estás diciendo se contradice a sí mismo. Dice que la gráfica muestra una ganancia un poco menor que 1, pero de repente está diciendo que la ganancia es negativa (menor que 0). La ganancia en la región lineal parece estar alrededor de 1 según el gráfico. No puedo empezar a adivinar cómo obtuviste una ganancia negativa, especialmente porque aparentemente leíste la gráfica correctamente.

En la primera aproximación, la ganancia es 1.0. Si usa los números de la tabla de la entrada 0 a 6 V, la ganancia es de 0.98. Eso ciertamente no es negativo.

Añadido:

Después de leer algunos de tus comentarios, creo que estás confundido por la forma en que expresas la ganancia. La ganancia es simplemente la proporción de un tamaño de respuesta de salida dividido por el tamaño de entrada para obtener esa respuesta. En su caso, en el rango de 0 a 6 voltios, obtiene 2,54 a 8,41 voltios. Por lo tanto la ganancia es:

Ganancia = dOut / dIn = (8.41V - 2.54V) / (6V - 0V) = 5.87V / 6.00V = 0.98

Esto está cerca de 1, lo que significa que el amplificador en realidad se atenúa ligeramente, pero ciertamente no es negativo.

El problema parece ser que luego expresas esta ganancia de forma logarítmica y el resultado negativo te confunde. La ganancia de voltaje expresada en dB es 20 * log10 (ganancia), que en este caso es de -.19 dB. Tenga en cuenta que los valores logarítmicos, como dB, serán negativos cuando el valor lineal (la ganancia recta en este caso) sea menor que uno. En otras palabras, dB nos da una escala donde 0 es la ganancia unitaria, los valores negativos representan atenuación y amplificación de valores positivos.

Si bien no hay nada de malo en ganar menos de 1, y por lo tanto esa ganancia expresada en dB es negativa, no es lo mismo que ganancia negativa. Ganancia negativa significa que la salida se invierte desde la entrada. Para que la ganancia sea negativa, la salida debería disminuir cuando la entrada aumenta, lo que claramente no está sucediendo en su caso.