Pregunta sobre señales diferenciales y retroalimentación.

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Pregunta sobre señales diferenciales y retroalimentación.

Física
comentario
diferencial
amplificador operacional

Stefanino

Consideremos, por ejemplo, este circuito:

Durante las lecciones, nuestro profesor siempre supuso una entrada diferencial perfecta (dos señales con el mismo valor de CC y con amplitudes iguales y opuestas). Como consecuencia, el nodo 1 será una tierra de CA debido a la simetría y la pequeña ganancia diferencial de la señal se puede encontrar fácilmente:

Ahora la pregunta : cuando cierro este circuito (o en general cada circuito con una etapa de par diferencial, que es el bloque de entrada de un amplificador operacional) con retroalimentación negativa, no tendré una entrada diferencial perfecta, por lo que no se me permite para usar la ganancia diferencial anterior (que en realidad se encontró bajo el supuesto de entrada diferencial). Consideremos por ejemplo este circuito básico:

Puede ver que la terminal no inversora está fijada a la tierra analógica, por lo que no puede cambiar de manera diferencial con respecto a la terminal inversora. En una pregunta similar que escribí, me respondieron que en realidad siempre puedes escribir un par de señales como la suma de una señal de modo común y una señal diferencial, y dado que un amplificador operacional bien diseñado tiene una ganancia de modo común que es mucho menor que la ganancia diferencial, podemos despreciar la ganancia de modo común (y por lo tanto usar solo la expresión anterior para la ganancia diferencial). Ahora me gustaría tener algunos consejos sobre cómo proceder con el análisis en este caso. Por ejemplo, considerando la configuración de inversión anterior, traté de descomponer la entrada del amplificador operacional:

donde vx es el voltaje en el terminal inversor. ¿Es correcto? ¿Cómo proceder con el análisis?

Gracias

Editar para el comentario:

Para la configuración telescópica, la ganancia diferencial se encontró bajo la hipótesis de señales de entrada diferenciales:

Cuando cerramos los comentarios a su alrededor, obtenemos:

G36

¿Pero lograste calcular el valor de un amplificador diferencial para este caso? ¿Hay alguna diferencia práctica en el valor final? Además, si conecta a tierra la puerta de un primer mosfet y aplica la señal de entrada a la puerta M2. Todavía podemos escribir Vin = Vid = Vgs2 + Vsg1 y debido a que M1 y M2 son idénticos Vgs1 = Vid/2 y Vsg2 = Vid/2 (Vsg2 = - Vgs1) Entonces, ¿puede estar preocupado o no?

Respuestas (2)

Pregunta sobre señales diferenciales y retroalimentación.

¿Pero lograste calcular el valor de un amplificador diferencial para este caso? ¿Hay alguna diferencia práctica en el valor final? Además, si conecta a tierra la puerta de un primer mosfet y aplica la señal de entrada a la puerta M2. Todavía podemos escribir Vin = Vid = Vgs2 + Vsg1 y debido a que M1 y M2 son idénticos Vgs1 = Vid/2 y Vsg2 = Vid/2 (Vsg2 = - Vgs1) Entonces, ¿puede estar preocupado o no?

sarthak · Answer 1

Breve información
Supongamos que tiene una red lineal que tiene dos puertos de entrada con voltajes de entrada $V_1$ y $V_2$ como se muestra en la siguiente figura:

Entonces, desde $V_1 = \frac{V_1-V_2}{2}+\frac{V_1+V_2}{2}$ y $V_2=\frac{V_2-V_1}{2}+\frac{V_1+V_2}{2}$ . Así tenemos:

Luego puedes transformar el circuito como se muestra a continuación:

Aquí el voltaje de modo común es: $V_{cm} = \frac{V_1+V_2}{2}$ y el voltaje diferencial es: $\frac{V_{diff}}{2} = \frac{V_1-V_2}{2}$ . Como el circuito es lineal, la superposición es válida. Entonces podemos decir que la respuesta total será la suma de estos dos.

El primero es el circuito de modo común y el segundo es el circuito diferencial. Aquí puede usar todos los trucos para la mitad diferencial y la mitad de modo común que pueda conocer.
Su ejemplo
El circuito completo para el ejemplo que proporcionó será:

Aquí las dos entradas son: $V_1=V_{cm}+V_{in}$ y $V_2 = V_{cm}$ .
Si usa la superposición aquí con $V_{cm}=0$ , obtienes el circuito que has mostrado en tu pregunta. Esta es la parte diferencial del circuito.
Si en cambio haces $V_{in}=0$ , obtienes el circuito de modo común:

Te dejo ahora que lo analices.

Leí y entendí la sección "breve información general", pero no entiendo la sección "tu ejemplo". ¿Qué quiere decir con "parte diferencial" y quiénes son V1 y V2 en la configuración inversora? Una vez más, gracias
@Stefanino Por favor, vea las ediciones. Espero que esto aclare las cosas. Si no, házmelo saber.
Te agradezco la edición, ahora es mucho más claro. Sin embargo, la duda aún permanece en mí: cuando divide las dos señales de entrada (vin y tierra) en señal de modo común y señal diferencial, todavía no tiene en los terminales de entrada del amplificador operacional un diferencial perfecto (o común perfecto ) señal, porque tiene una caída de voltaje en R1. En cambio, en el circuito telescópico (por ejemplo), tiene una señal diferencial aplicada directamente a los terminales de entrada. Por lo tanto, en su circuito de parte diferencial, ¿quién dice que puedo usar Ad (es decir, la ganancia diferencial)? Espero haber sido claro. ¡Gracias por su paciencia!
También agregué dos imágenes a mi pregunta para ser más claro.
@Stefanino La ganancia es la misma para una entrada diferencial y un amplificador de salida de un solo extremo. Tendrías un esquema como este: google.com/… :
@sarthak: cuando usa el botón CircuitLab en la barra de herramientas del editor, se guarda un esquema editable en línea con su publicación. No hay necesidad de captura de pantalla y carga de imágenes. No se requiere cuenta ni cuadrícula de fondo.

devnull · Answer 2

Consideré muy positiva su paciencia para reafirmar la pregunta que publicó anteriormente y, como otros, pensé que el problema era su concepto de "entrada diferencial perfecta". ¿Puedo sugerirle que evalúe que, de hecho, la etapa de entrada diferencial que considera en su análisis simplemente no tiene capacidad de riel a riel? Por favor, eche un vistazo a la imagen modificada:

Si desea conectar una de estas entradas a $0 V$ debe considerar su etapa de entrada alimentada por suministros divididos (por ejemplo, $\pm 15 V$ ).

Sí, tienes razón, ese nodo debe estar conectado a VSS y no a tierra. Sin embargo, incluso si ajuste el esquema como bien dices, mi duda sigue existiendo: para usar Ad, deberíamos tener esas señales diferenciales rojas (porque Ad se encontró bajo esa hipótesis); ¿Cómo probar (si tengo razón) que son diferenciales? Gracias
Entiendo tu argumento. Gracias por aclararlo. La falta de simetría rompería la suposición de "tierra de CA" que facilita el análisis de ganancia diferencial.
+2 Iba a comentar sobre esto, pero mira que lo señales claramente. Desde la primera lectura y el primer diagrama de OP, estaba nervioso por la operación de entrada debajo del riel y las suposiciones erróneas que conducían desde allí como un comienzo.
Cometí un error porque copié el esquema de mi libro, pero ese no es el problema: obviamente la fuente de M9 debe estar conectada a un voltaje negativo. La duda que tengo sigue en pie: ¿cómo se puede demostrar (si no me equivoco) que las señales rojas son diferenciales?
En la última imagen (con las correcciones hechas...), no se puede decir que las señales rojas son "diferenciales" porque un punto está conectado a tierra. Solo puede hablar de una "entrada de error" que puede permitir que el OPamp sea funcional. Puede dividir eventualmente este "error" en señales de modo diferencial y común mientras rediseña el esquema teórico. Pero no hay necesidad de hacerlo. Entrada - es un terreno virtual. Entonces se puede usar Ad.

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