Análisis del circuito del amplificador operacional

Estoy tratando de calcular la corriente a través de la resistencia de carga RL dado un voltaje de entrada Vin en el terminal superior izquierdo. También estoy tratando de encontrar la corriente máxima posible a través de RL y sé que R1 = R4 y R2 = R3.

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Llamaré al voltaje en los terminales + y - del amplificador operacional V+ y V_ respectivamente. Además, llamaré Vo al voltaje en la salida del amplificador operacional. Dado que no fluirá corriente hacia el terminal negativo del amplificador operacional, tenemos que la corriente a través de R1 y R4 es la misma:

(Vin-V_)/R1=(V_-V0)/R4

y como R1=R4 tenemos Vo=2V_-Vin

De manera similar, la corriente a través de R3 debe sumar la corriente a través de R2 y la corriente a través de la carga IL, por lo que tenemos IL = I3-I2 y así

V+/RL = (Vo-V+)/R3-V+/R2

Luego, usando las reglas del amplificador operacional V+=V_ y sabemos que R2=R3, esta expresión se simplifica a V+ = -(RL/R3)*Vin, por lo que la corriente a través de RL es IL = V+/RL = -Vin/R3. A partir de aquí, no estoy seguro de lo que significa calcular la corriente máxima a través de RL. Para mí, parece que dado que el amplificador operacional tiene una fuente de alimentación finita, el voltaje de salida máximo es Vo = 12 voltios. Esto significaría que el voltaje de entrada mínimo es Vin = 2V_- 12 voltios, lo que lleva a V+ = -(RL/R3) Vin = (RL/R3) (2V_-12 voltios). La reorganización conduce a un voltaje terminal máximo del amplificador operacional de

V+ = 12 voltios*RL/(2RL+R3)

y entonces la corriente máxima es IL = V+/RL= 12 voltios/(2RL+R3).

¿Es correcto este análisis? No me siento muy cómodo con los amplificadores operacionales, así que esperaba que alguien pudiera verificarlo. Una cosa que me desconcierta es que la corriente a través de RL no parece depender de la resistencia real de la carga. Pero, por otro lado, la corriente máxima a través de RL depende de la resistencia de la carga. ¿Alguien puede explicar por qué esto es o dónde cometí un error?

SUGERENCIA: Recuerde que los amplificadores operacionales se esfuerzan por mantener las entradas (+) y (-) al mismo voltaje. Por lo tanto, si no hay entrada (cero voltios), las entradas (+) y (-) estarán en cero voltios (para fuentes de alimentación bipolares).

Respuestas (1)

Tienes razón.

Los cálculos para el análisis de OpAmps se realizan asumiendo que son ideales. Sin embargo, los amplificadores operacionales reales no son ideales y están limitados por el Vcc que se les suministra.

Tomemos, por ejemplo, la ganancia en el siguiente circuito:

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La ganancia aquí es -(R2/R1).

Entonces, Vout vs Vin idealmente debería ser una línea recta. Pero debido a que el voltaje máximo en el circuito está limitado por Vcc, el voltaje de salida nunca puede cruzar |Vcc|. Por lo tanto, Vout se saturará a Vcc.

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Esto sucede porque los amplificadores operacionales no son ideales en la vida real.

Para responder a su pregunta, el amplificador operacional intentará comportarse normalmente siempre que no alcance el Vcc y, cuando lo haga, le dará la corriente máxima a través de RL.

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