¿Por qué el tutorial de estabilidad del amplificador operacional de LTspice recomienda el análisis de bucle abierto?

Realicé un análisis manual en un circuito amplificador del que sospecho y sigo sospechando, así que quiero validar mi análisis manual con LTspice.

Encontré este tutorial en línea: http://www.linear.com/solutions/4449

Recomienda encontrar la "ganancia de bucle abierto y respuesta de fase" para analizar el margen de fase. Desacredita la "respuesta de circuito cerrado" de tener la información necesaria para analizar la estabilidad del amplificador.

No puedo publicar mi circuito exacto, pero eso no debería importar. Aquí hay un circuito de ejemplo, modificado según las instrucciones del tutorial:

ingrese la descripción de la imagen aquí

Mi entendimiento anterior era que la respuesta de bucle abierto de un amplificador operacional era solo el amplificador operacional en sí mismo sin circuito de retroalimentación, y que la respuesta de bucle cerrado contenía toda la información necesaria para analizar un amplificador con su circuito de retroalimentación.

¿Puede alguien explicar de qué está hablando el tutorial de LTspice?

Gracias

David: un comentario al tutorial en línea al que se hace referencia: en este tutorial (al principio) se menciona que un análisis de CA mostraría que el circuito funciona en un modo estable; sin embargo, no se pudo encontrar el margen de estabilidad. ¡Esta afirmación NO es correcta! Realice la siguiente prueba: intercambie los terminales de entrada y conecte la ruta de retroalimentación al nodo de entrada no inversor. Obtendrá la misma respuesta de ganancia que antes. Eso significa: sabemos que el circuito NO es estable (y no puede funcionar); sin embargo, el análisis de CA nos dice que todo estaría bien. Solo un análisis TRAN puede revelar el problema.
para continuar: Para evitar malentendidos, mi comentario anterior se refiere solo a los análisis de circuito cerrado. Por lo tanto: un análisis de circuito cerrado de ca no puede mostrar si el circuito funciona en un modo estable. Una posible oscilación o saturación solo puede revelarse con una simulación en el dominio del tiempo. Pero, por supuesto, los análisis de ganancia de bucle deben realizarse en el dominio de la frecuencia (análisis de CA).

Respuestas (2)

Sí, a veces los términos son algo engañosos. En general, tenemos tres convenciones de ganancia diferentes para los circuitos de retroalimentación:

  • Ganancia de bucle abierto del amplificador (solo): Aol ,
  • Ganancia de bucle cerrado del amplificador con realimentación: Acl ,
  • Ganancia de bucle Aloop , que es la ganancia del bucle completo (a medir o simular después de romper el bucle en un punto adecuado). Por lo tanto, la ganancia del lazo es el producto
    A yo o o pag = ( − A o yo ∗ β )
    con beta = factor de retroalimentación
    Tenga en cuenta que esta definición incluye el signo de inversión en la entrada opamp.
  • Con base en estas convenciones, la ganancia de lazo cerrado es
    A C yo = ( A o yo ∗ α ) / ( 1 − A yo o o pag )
    con alfa = factor directo, si existe, de lo contrario, la unidad

Tenga en cuenta que los márgenes de estabilidad (margen de fase, margen de ganancia) se definen solo para la ganancia de bucle Aloop . Con el fin de determinar los márgenes, el bucle debe abrirse en un punto adecuado (salida opamp o entrada inv.) para inyectar una señal de prueba. Espero que esto aclare algo.

El propósito del siguiente ejemplo es demostrar el significado (y el signo correcto) del término "alfa":

Ejemplo :

(a) Amplificador no inversor (R2=resistencia de retroalimentación): alfa=1, beta=R1/(R1+R2);

(b) Amplificador inversor: alfa=-R2/(R1+R2), beta=R1/(R1+R2).

Muchas gracias. Estoy familiarizado con la ganancia de bucle (indicada como L en mis libros de texto), simplemente no me di cuenta de que el tutorial se refería a "ganancia de bucle" cuando decía "ganancia de bucle abierto".
@zx485, gracias por editar; sin embargo, ¿por qué eliminaste los ejemplos? ¿Ocurre algo? Me sorprende que alguien más se tome la libertad de quitar/acortar una contribución.
Acabo de echar un vistazo al historial de edición. No recuerdo haber eliminado los ejemplos, y tampoco he eliminado ejemplos antes. Debe haber sido un error, me disculpo por eso y me alegro de que lo hayas notado y solucionado. (Este comentario puede ser eliminado si acepta mis disculpas).
Lo siento, tal vez un malentendido. Como habrás notado, he incluido los ejemplos nuevamente.

La estabilidad del sistema de lazo cerrado se puede encontrar analizando el sistema de lazo abierto.

Este es el resultado del criterio de estabilidad de Nyquist, que a menudo se usa de forma simplificada donde solo se consideran el margen de fase y el margen de ganancia.

El análisis del sistema de bucle abierto se realiza rompiendo el bucle de retroalimentación. Se consideran la función de transferencia del opamp y (!) la función de transferencia de la red de retroalimentación ya que el ciclo solo se abre pero no se elimina ningún elemento.

Al analizar la ganancia del bucle, es importante hacerlo de forma que se conserven todas las propiedades importantes del circuito original. Simplemente abrir el circuito en un punto arbitrario podría eliminar la carga de algún nodo crucial y dar como resultado una respuesta completamente diferente.

Gracias. El criterio de estabilidad de Nyquist me supera un poco. He hecho todo mi análisis de estabilidad con diagramas de margen de ganancia/fase y Bode. Pero entiendo la importancia de la ganancia de bucle en la estabilidad.
¿Por qué el tutorial de estabilidad del amplificador operacional de LTspice recomienda el análisis de bucle abierto?
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