Entiendo que, para que un op-amp para funcionar correctamente, un DC bucle de retroalimentación de la salida a la inversión o la no entrada inversora (dependiendo del circuito externo) es necesario.
¿Cuál es el propósito de la DC retroalimentación cuando el uso de op-amps? ¿Por qué es necesario y qué sería de los efectos de estar sin ella?
Usted ya sabe que un amplificador operacional tiene muy alta de lazo abierto de la amplificación, generalmente de 100 000 veces. Echemos un vistazo a la mayoría de la simple retroalimentación de la situación:
El amplificador operacional se amplifica la diferencia entre \$V_+\$\$V_-\$:
\$ V_{OUT} = 100 000 \times (V_+ - V_-) \$
Ahora \$V_+ = V_{IN}\$\$V- = V_{OUT}\$, luego
\$ V_{OUT} = 100 000 \times (V_{IN} - V_{OUT}) \$
o, reordenando:
\$ V_{OUT} = \dfrac{100 000}{100 000 + 1} \times V_{IN}\$
Que es tan bueno como
\$ V_{OUT} = V_{IN}\$
Este es un seguidor de voltaje, un \$\times\$1 amplificador, que es el más utilizado para obtener una alta impedancia de entrada y una baja impedancia de salida.
La retroalimentación reduce la muy alta de lazo abierto de la amplificación a \$\times\$1. Tenga en cuenta que la amplificación de alta es necesario para obtener \$ V_{OUT}\$ tan cerca como sea posible \$V_{IN}\$.
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Ahora mediante el uso de sólo una fracción de la tensión de salida en la retroalimentación que puede controlar la amplificación.
De nuevo
\$ V_{OUT} = 100 000 \times (V_+ - V_-) \$,
pero ahora \$V_+ = V_{IN}\$\$V- = \dfrac{R1}{R1+R2} \times V_{OUT}\$, luego
\$ V_{OUT} = 100 000 \times (V_{IN} - \dfrac{R1}{R1+R2} \times V_{OUT}) \$
O:
\$ V_{OUT} = \dfrac{100000 \times V_{IN}}{\dfrac{R1}{R1+R2} \times 100000 + 1} \$
El término "1" puede ser ignorado, por lo que
\$ V_{OUT} = \dfrac{R1+R2}{R1} \times V_{IN} \$
Observe que en ambos el seguidor de voltaje y este amplificador no inversor de la real factor de amplificación del amplificador operacional cancela siempre que sea lo suficientemente alto (>> 1).
Un ideal del amplificador operacional tiene una infinidad de ganancia. Se amplifica la diferencia de voltaje entre el + y el - pins. Por supuesto, en realidad, esta ganancia no es infinito, pero sigue siendo bastante grande.
La salida del amplificador operacional (en algunas extensiones de la entrada también se ve restringida por la fuente de alimentación, que no puede salir más que la oferta pone en.
Si nos limitamos a colocar las señales en el opamp sin comentarios sería multiplicar por infinito y obtener una salida binaria (iba a saturar en el suministro de rieles)
Así que, necesitamos alguna forma de control de la ganancia. Que es lo que los comentarios que hace.
La retroalimentación (CC como CA) toma parte de la salida amplificada de la entrada, de tal manera que la ganancia es limitado mucho más por la red de realimentación, que es predecible, y mucho menos por la enorme (e impredecible) ganancia de lazo abierto.
Incluso en un solo CA circuito todavía necesitamos retroalimentación que trabaja en DC (cero Hz) o la ganancia sería sólo la de abrir el bucle de señales DC. La CA de la señal, aunque limitada serían devorados por el DC abrir ganancia de bucle.
El ideal del amplificador operacional tiene una infinidad de ganancia, y esta es de poco uso en la electrónica analógica. La retroalimentación se utiliza para limitar la ganancia del circuito. Usted puede encontrar muchos ejemplos en el artículo de wiki.
Considerar la simple bucle de retroalimentación:
$$ Vsal = A \cdot Vx \\ Vf = F \cdot Vsal \\ Vx = Vin - Vf = Vin - FVout \\ Vsal = A \cdot Vin - A \cdot F \cdot Vsal \\ Av = \frac{Vsal}{Vin} = \frac{A}{1+AF} $$
En el caso de los op-amp, su ganancia se define Una: va a ser un muy desagradable función, debido a que estos amplificador se hizo para dar brutal de ganancia, y no tener una buena función lineal. Afortunadamente, si usted mira en la Av, si es lo suficientemente grande que va a cancelar el 1 y dejando un espacio de 1/F para determinar la ganancia.
En el caso de que el amplificador no inversor, el bloque F es un divisor de voltaje, por lo que será algo así como 1/X. se establece la ganancia del amplificador a X.
En el caso de los op-amps, a no ser infinito, pero lo suficientemente grande para permitir la cancelación en el DC aumento de la ecuación. Y las ventajas de retroalimentación son incluso más, como el aumento del ancho de banda, la linealidad, la relación S/N y más. Por ejemplo, en un bucle cerrado, la ganancia es determinada solamente por el inverso de la ganancia de reacción, a condición de que el op-amp gain es lo suficientemente grande.
En realidad, una resistencia sólo no es útil como una retroalimentación, ya que se comporta como un corto circuito. Un divisor de voltaje a tierra hace que se comporte como una relación fija multiplicador del mismo factor (por el mismo motivo mencionado anteriormente).
El propósito de DC retroalimentación es definir lo que desea que el op-amp, es decir, lo que su voltaje de salida será. Sin él, la salida va a subir o bajar hasta que llegue a los rieles de potencia.
Esto puede ser útil, y hay un gran mercado para los op-amps especializado para trabajar de esta manera, el llamado "comparadores".
Un comparador es simple: si la + entrada es mayor que el de entrada, el de salida es de +Vcc. De lo contrario, la salida es −Vee. El esquema es el símbolo mismo como un op-amp, e incluso se puede con esfuerzo suficiente ser forzados a trabajar en ambos roles, pero en la práctica, los dos tipos son altamente especializados, y tales esfuerzos no son realmente vale la pena.
Con el DC comentarios de camino, un amplificador operacional puede ser estable en algún punto que no sea la salida de "duro contra los rieles", y el circuito es generalmente diseñado para encontrar ese punto.
En lugar de pensar acerca de estáticamente, pensar acerca de un op-amp como un integrador. Siempre que su + entrada es mayor que el de entrada, un op-amp de salida aumentará rápidamente. Este aumento debe ser de las entradas más, parando finalmente cuando son iguales. Asimismo, + entrada a menos de entrada hará que la salida a caer. La retroalimentación es generalmente a la entrada debido a que es la forma más sencilla de hacer un circuito que funciona de esta manera.
Una típica fuente de alimentación amplificador de error no tiene DC retroalimentación de la ruta:
Puedo asegurar, sin embargo, que este amplificador funciona bastante bien.
Visualizar este amplificador de error control de un convertidor buck. Vcomp podría ser utilizado para controlar el ciclo de trabajo de un interruptor, el cual controla el flujo de corriente a través de un inductor y controles de Vsal. Como Vcomp aumenta, también lo hace el ciclo de trabajo, que hace que Vsal para aumentar y Vcomp a disminuir. La compensación de la red aumentará o disminuirá Vcomp de una manera controlada, a fuerza de Vsal para que coincida con Vref (tan cerca como el opamp se lo permiten).
[ Por supuesto, el tren de potencia está proporcionando una apariencia de DC comentarios, pero estoy divagando :) ]
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