Circuito de amplificadores operacionales con diodos

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Soy un principiante en electrónica y estoy tratando de resolver mis primeros problemas con diodos y amplificadores operacionales. Tengo que encontrar y dibujar el voltaje de salida u en relación con el voltaje de entrada ui sabiendo que la caída de voltaje en los diodos es de 0,7 V cuando conducen. También se sabe que los amplificadores operacionales son ideales, por lo que supongo que no fluyen corrientes hacia adentro o hacia afuera de las entradas y la diferencia entre los terminales inversor y no inversor puede considerarse cero.

Sin embargo, estoy un poco confundido con los diodos. ¿Cómo empiezo a resolver un problema como este? ¿Tengo que suponer primero que ui es positivo y luego que ui es negativo? ¡Cualquier ayuda es apreciada! Gracias de antemano.

Sí, haga algunas suposiciones, como que ui es +ve, -ve y cero. Haga algunas suposiciones adicionales, como que cualquier diodo en particular está conduciendo o no. Cuando buscas lo que significan todas esas condiciones supuestas, algunos conjuntos de suposiciones serán inconsistentes, algunos consistentes. Rechazar los inconsistentes.

Respuestas (2)

Puede analizarlo en dos condiciones de entrada ui.

  1. Cuando ui > 0

La salida del amplificador operacional es positiva y, por lo tanto, D1 tendrá polarización directa y D2 tendrá polarización inversa. Suponiendo diodos y amplificadores operacionales ideales, podemos dibujar el circuito así.

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Los amplificadores operacionales son ideales y tienen retroalimentación negativa. Entonces V B = V A = tu i

En el nodo B, aplique el análisis KCL/nodal para tres ramas.

Las corrientes de entrada a los amplificadores operacionales son cero. Entonces:

( V B − tu o ) R + 0 + 0 = 0
⟹ V B = tu o
∴ tu o = tu i

  1. cuando ui <0

La salida del amplificador operacional es negativa y, por lo tanto, D1 tendrá polarización inversa y D2 tendrá polarización directa. Suponiendo diodos y amplificadores operacionales ideales, podemos dibujar el circuito así.ingrese la descripción de la imagen aquí

Un poco más ordenadamente.

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Es simplemente un búfer que impulsa un amplificador inversor. La entrada al amplificador inversor es la propia ui. Por lo tanto, puedo escribir la relación de salida de entrada tradicional del amplificador inversor como:

tu o = − tu i ( R R )
∴ tu o = − tu i

Ahora puede trazar una forma de onda sinusoidal para ui como V i norte y u0 como V o tu t para ver que simplemente actuaría como un rectificador de onda completa.ingrese la descripción de la imagen aquí

--EDITAR--

Incluso si se consideran las caídas de diodo, al final se obtiene la misma salida. Este es un ejemplo de rectificador de precisión de onda completa. Actúa como un rectificador con diodos ideales.

¡Muchas gracias! ¡Fuiste realmente útil! Solo una pregunta. En el ejercicio, se menciona que solo los amplificadores operacionales son ideales y que la caída de voltaje en los diodos es de 0,7 V cuando conducen. ¿No cambia eso nuestro análisis? Quiero decir que hemos asumido que los diodos son ideales y la caída de voltaje en ellos es 0V.
Los conceptos son los mismos. Simplemente aparecerán como compensaciones como + 0.7 o - 0.7 en lugares de las ecuaciones. Puedes probarlo tú mismo. Si entendiste bien esto.
sí, ya veo, pero ¿tendré que volver a hacer las mismas suposiciones? Quiero decir, si asumo que ui> 0, entonces la salida del primer amplificador operacional es negativa, pero ¿cómo sé cuál de D1 y D2 tienen polarización directa o inversa?
La polarización de los diodos sigue siendo la misma. Solo viene 0.7 drop. En realidad, descubrirá que las gotas de diodo no son relevantes al final...
Sí, pero ¿cómo sabemos que la polarización de diadoes es la misma? En su ejemplo, es obvio ya que el voltaje de salida del primer amplificador operacional es positivo (si ui> 0), por lo que podemos decir fácilmente que D1 tendrá polarización directa y D2 tendrá polarización inversa. Sin embargo, si los diodos conducen a una caída de 0,7 V, tener una salida positiva en mi primer amplificador operacional no nos permite saber si D1 está polarizado hacia adelante, por ejemplo. Quiero decir, si la salida es positiva pero inferior a 0,7 voltios, entonces el diodo no conduce. ¿No?
Todavía lo será. Por ej. cuando la salida del primer amplificador operacional es > 0,7, D1 tiene polarización directa.
Siempre producirá una entrada de + 0,7 V en la salida para compensar esa caída. Entonces esa diferencia. el voltaje en todos los amplificadores operacionales ideales aquí es 0. El resultado es que obtenemos la misma forma de onda. Por eso se llama "rectificador de precisión"
Creo que entendí el punto. Haré el mismo análisis pero ahora mi suposición será ui>0,7 y ui<0,7. ¿Bien?
A diferencia del rectificador normal, las gotas de diodo no jugarán ningún papel aquí. Será como un rectificador de diodo ideal.
No, permanece > 0 y < 0
Oh, está bien... Entonces, la única diferencia es que tendré una compensación de 0,7 V en mis ecuaciones. El resultado final va a ser el mismo? Me refiero a uo=ui o uo=-ui? ¿O tendré una caída de 0,7 V en la salida y tendré algo como uo = ui-0,7 V?
Se obtiene exactamente la misma onda. Cz las ecuaciones finales serán las mismas.
¡Oh, entonces el resultado será como si todo en el circuito fuera ideal!
Mire la entrada inversora del segundo amplificador operacional. Ahí necesitas voltaje = igual que ui. Incluso si es <0.7 también. Por lo tanto, fuerza la entrada no inversora del segundo opamp al mismo nivel. Lo que significa que la salida del primer amplificador operacional debe ser tal que anule la caída de 0.7 del diodo.
Sí, ese es el punto de todo el ckt. Puedes Wikipedia "rectificador de precisión"
¡Muchas gracias por tu tiempo! Es un poco difícil entender todo a primera vista porque soy un principiante. Voy a tratar de resolver el problema de la manera que discutimos. ¡Gracias de nuevo!
buena respuesta. podríamos usar el análisis de malla para averiguar si Ui=Va=Vb

Una función de transferencia de un circuito es la relación de salida a entrada de dos voltajes que deben tener la misma forma (sinusoidal), ¡independientemente de las amplitudes de la señal! De lo contrario, tal relación no se puede encontrar. ¿Qué quiere decir esto?

Esto significa que, para calcular la función de transferencia, el circuito debe considerarse LINEAL. En otras palabras, todas las señales deben ser lo suficientemente pequeñas para cumplir con esta restricción. En el circuito dado, esto se puede lograr solo para señales muy pequeñas que NO abren los diodos considerablemente.

Pregunta: ¿Quizás la tarea es encontrar el voltaje de salida como una función temporal de la señal de entrada?

Οk te diré exactamente cómo se da el ejercicio para que tal vez obtengas la respuesta: "En el siguiente circuito, los diodos tienen una caída de voltaje de 0,7 voltios cuando conducen y los amplificadores operacionales se consideran ideales. Dibuje el voltaje de salida como una función del voltaje de entrada. ¿Cuál es el uso del circuito?"
OK - esto suena un poco diferente. No se menciona el término "función de transferencia".
Si, tienes razón. Solo pensé que se necesitaba la función de transferencia. Entonces, ¿cómo puedo abordar este problema? ¿Tengo que asumir algo sobre el voltaje de entrada?
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