¿Por qué la resistencia de retroalimentación es al menos 10 veces mayor que la resistencia de entrada?

La siguiente figura es un integrador con un desplazamiento de salida reducido debido al 10R derivado en el capacitor. Estaba escrito en el libro que:

Una forma de reducir el efecto del voltaje de compensación de entrada es disminuir la ganancia de voltaje a frecuencia cero (CC) insertando una resistencia en paralelo con el capacitor, como se muestra en la figura a continuación. Esta resistencia debe ser al menos 10 veces más grande que la resistencia de entrada.

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¿Por qué la resistencia debe ser al menos 10 veces mayor que la resistencia de entrada?

¿Por qué no usar la misma resistencia en la entrada para la resistencia de retroalimentación para que el voltaje de compensación de entrada solo se amplifique en 1 en lugar de 10 cuando se usa 10R?

Es un integrador hipotético con fugas y valores R grandes
@Tony Stewart Sunnyskyguy ¿Por qué este integrador necesita un valor R grande para la retroalimentación?
¿De dónde sacaste esa especificación de "resistencia de entrada 10 veces mayor"? Eso no está bien. R establece la impedancia de entrada y Rf establece la ganancia. Se elige C para el punto de caída. Rf debe ser mayor que la carga de salida mínima, ya que (-) actúa como una tierra virtual.
Está en el libro. ¿Por qué Rf depende de la carga? ¿Es por el Zout?
Rf actúa como una carga conectada entre la salida del amplificador operacional y la tierra virtual (entrada inversora); por lo que no debe exceder la carga mínima de salida (Rf >> RLmin). Prácticamente, siempre se cumple desde Rf >> R. Cuando Rf es demasiado alto, se puede reemplazar con una "red de resistencias T". Otro truco, en el caso de un integrador de CA, es reemplazar la resistencia puesta a tierra de la red en T con un condensador (filtro de paso bajo).

Respuestas (2)

Debe ser mucho más grande que la resistencia de entrada. El número 10 es solo un lindo número redondo que alguien escogió.

La resistencia de retroalimentación es un mal necesario. Idealmente, no querría tenerlo, pero sin él es probable que la salida se sature. Si el amplificador operacional se satura, el amplificador operacional ya no se comportará como un amplificador operacional y no obtendrá nada parecido a la integral en la salida.

La resistencia de retroalimentación toma algo de corriente que, de otro modo, ingresaría al capacitor para crear la función integral. Tenerlo allí crea un pequeño error en la salida. Cuanto mayor sea la resistencia de realimentación, menor será el error.

Normalmente, si está tratando de obtener una función integral pura, entonces hace un compromiso entre tener la resistencia de retroalimentación lo más grande posible, pero no tanto como para que la salida se sature.

Entonces, ¿cómo evita que la salida se sature?

Imagina que pones una onda sinusoidal en la entrada que está centrada alrededor de 0V. Teóricamente, el valor promedio de esta forma de onda es 0V, por lo que la integral debe estar acotada. Pero en realidad, el promedio no será exactamente 0 V, e incluso si lo fuera, la entrada del amplificador operacional tiene una resistencia de entrada finita y tomará algo de corriente de polarización.

Sin la resistencia de retroalimentación, la salida finalmente se desplazaría hasta uno de los voltajes de la fuente de alimentación y el integrador dejaría de funcionar. Lo que hace la resistencia de retroalimentación es robar un poco de corriente de la salida de tal manera que tiende a llevar muy lentamente la integral hacia 0V. Entonces, siempre que el promedio de la entrada esté muy cerca de 0V, la salida no se alejará demasiado.

Tenga en cuenta que si su capacitor tiene fugas suficientes, es posible que no necesite agregar una resistencia separada, ya que esencialmente tiene una dentro del capacitor.

Ah, si Rf es demasiado pequeño, algo de corriente pasará por Rf en lugar de pasar por las tapas y esto creará un error de salida, Y si RF es demasiado grande, la corriente de polarización de entrada pasará por el capacitor y saturará el amplificador operacional. los rieles

No existe un integrador IDEAL: Requeriría un amplificador operacional ideal con ganancia infinita y compensación cero.

Por lo tanto, necesitamos un equilibrio entre las propiedades de integración y las consideraciones del punto operativo de CC. Como consecuencia, cada integrador real basado en opamp es un paso bajo (R paralelo a C) con un área de integración bastante pequeña: muy por encima de la frecuencia de paso bajo de 3 dB (esa es la razón de un R paralelo grande), pero aún por debajo del tránsito. frecuencia del amplificador operacional.

En este contexto, tenga en cuenta que el circuito tendrá un cambio de fase de 90 grados (integración ideal) en UNA SOLA FRECUENCIA solamente.

Observación: si el integrador se utiliza dentro de un circuito de retroalimentación de estabilización general (filtros, osciladores, sistemas de control), no se necesita una resistencia de amortiguamiento en paralelo al capacitor de retroalimentación.

LvW, sugiero que aceptemos, de una vez por todas, que no hay dispositivos perfectos en este mundo real, para que no lo repitamos cada vez. Y si alguna vez nos encontramos con un dispositivo ideal (quizás en otro mundo), apuntémoslo entonces. Pero sugiero que cuando discutamos conceptos, asumamos que los dispositivos son perfectos ("ideales"). Cualquier enfoque en las imperfecciones en esta etapa dificulta la comprensión de las ideas. Este es un principio básico del pensamiento creativo donde se usa con frecuencia el término "resultado final ideal". ¿Aceptar?
¡Parcialmente! Su sugerencia seguramente es útil y tiene mucho sentido cuando se habla con ingenieros experimentados. Pero, ¿qué hay de responder preguntas como: ¿Por qué el voltaje en el inv. terminal idéntico al voltaje en el no inv. terminal de un opmap? En tales casos, es absolutamente necesario mencionar la diferencia entre real e ideal(izado). Aquí hay otro ejemplo: con bastante frecuencia leo que la ganancia de una etapa de emisor común simple (con estabilización RE) sería RC/RE. ¿Cómo reaccionarías?
Realmente, hay un problema para explicar el funcionamiento de los circuitos con retroalimentación (negativa)... hay algo así como un "círculo mágico". Me imagino que el amplificador operacional actúa como un servo... o un integrador (dispositivo de acción lenta que "analiza" la diferencia de entrada y cambia su voltaje de salida hasta que alcanza el equilibrio); esto es cierto durante la transición. También realizo un experimento mental con un amplificador de ganancia variable (de cero a infinito) y observo como la diferencia de voltaje de entrada disminuye hasta cero. Esto crea la idea de un "amplificador ideal".
Con respecto a la etapa CE, podemos suponer que la ganancia es Rc/Re si imaginamos un "transistor ideal". En el caso de una configuración de fuente común, la misma corriente (Id = Is) fluye a través de ambas resistencias; entonces VRd/VRs es exactamente igual a Rd/Rs. El único error es la pequeña diferencia entre VR y Vin (VR < Vin) debido a la limitación de gm y Vth.
Debo admitir que no me gusta la expresión Rc/Re en absoluto. La razón es la siguiente: (1) es una aproximación MUY aproximada, (2) no admite ninguna comprensión del principio del transistor (no hay conexión entre la entrada y salida), (3) Provoca graves malentendidos en el lado de los principiantes (Rc = 10k, Re = 10 ohmios, ganancia = 1000).
Me gusta más el arreglo que el mismo Rc/Re debido a sus propiedades únicas... y especialmente su versión "ideal" cuando se incluye un amplificador operacional para hacer que el transistor sea "ideal":-) Podemos pensarlo como una red de tres elementos (que tienen una propiedad de resistencias) en serie. Dos de ellos en los extremos son resistencias constantes (Rc y Re). El transistor en el medio se puede considerar como una "resistencia variable" que controla la corriente. Es interesante que, debido a la retroalimentación negativa, su curva IV no importa si es horizontal (I constante), proporcional (R) o vertical (V constante)...
Podemos investigar y demostrar el funcionamiento de este arreglo reemplazando el transistor con una 'resistencia variable controlada manualmente' (reóstato). Nuestra tarea es ajustar su resistencia para que VRe = Vin (convertidor de voltaje a voltaje). Esto significa que la corriente que fluye Re es I = VRe/Re = Vin/Re (convertidor de voltaje a corriente). La misma corriente (supongamos un FET) fluye a través de Rc; entonces VRc = I.Rc (convertidor de corriente a voltaje). Por lo tanto Vout = Rc.Vin/Re y Vout/Vin = Rc/Re. Hablando en sentido figurado, la corriente actúa como una "transmisión eléctrica" ​​que conecta las caídas de voltaje a través de las dos resistencias.
Las dos resistencias forman un divisor de voltaje que funciona de una manera un poco inusual. Al igual que en el divisor de voltaje convencional, la resistencia variable en el medio establece la corriente a través de los resistores (el voltaje total a través de ellos) y, en consecuencia, los voltajes parciales VRe y VRc. Pero, mientras que en el divisor de voltaje convencional, ambos pueden usarse como salidas, aquí VRe se mantiene igual a Vin (por lo que actúa como voltaje de entrada) y VRc se usa como voltaje de salida. Por eso, la ganancia puede ser <, = o > 1... y es exactamente Rc/Re mientras que en el divisor de tensión convencional es Rc/(Rc + Re) = 1/(1 + Re/Rc).
Por supuesto, podemos desarrollar varias vistas o modelos diferentes para dicho circuito. Pero mi escepticismo permanece: ¿Qué ganamos con vistas tan artificiales? ¿Ayuda a comprender mejor la función del transistor? ¿Ayuda a comprender cómo funcionarán otros circuitos (base común o col. común)? Todavía tengo algunas dudas. Como ejemplo típico, permítanme mencionar el llamado remodelado. Hace algún tiempo, alguien tuvo la idea de describir un modelo así, y sí, funciona. Sin embargo, ¿tiene este modelo algunas ventajas en comparación con otras descripciones? Pienso: NO - al contrario !!
Ya veo. Este es un modelo generalizado de tal topología... y este enfoque puede llamarse "enfoque de sistema". No depende de la implementación específica del circuito (mediante resistencias variables, tubos, BJT, FET, amplificadores operacionales "controlados por el hombre"). Revela la idea general detrás de la solución del circuito específico. Realmente, esta topología está débilmente conectada con configuraciones de emisor común y base común, ya que no son circuitos con retroalimentación. El fenómeno Rc/Re se puede ver en la 'interfaz actual'. Como conclusión, ambos enfoques (general y específico) son útiles. No se contradicen entre sí.
¿Por qué la resistencia de retroalimentación es al menos 10 veces mayor que la resistencia de entrada?
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