¿Retroalimentación negativa usando amplificadores operacionales? [duplicar]

Estás confundiendo 'invertir' con 'retroalimentación negativa'.

Bucle abierto

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Figura 1: amplificador operacional con modo de inversión de bucle abierto.

En la Figura 1, el amplificador operacional amplificará la diferencia entre sus entradas por la ganancia de bucle abierto. Digamos que la ganancia de bucle abierto es 1.000.000 y aplicamos +1 mV en la entrada '-'. Dado que es más alto que la entrada '+', la salida irá a -1 mV x 1000000 = -1000 V. (Obviamente, en un amplificador operacional real, se detendrá en el riel de suministro negativo).

Este circuito no sería un buen amplificador ya que la ganancia no sería controlable, cualquier variación o deriva en las compensaciones de entrada causaría estragos en la salida y cualquier no linealidad del amplificador no se controlaría. Sin embargo, podría ser un comparador útil para detectar si el voltaje de entrada estaba por encima o por debajo, en este caso, de cero voltios.

Retroalimentación negativa

La retroalimentación negativa ocurre cuando alguna función de la salida de un sistema, proceso o mecanismo se retroalimenta de una manera que tiende a reducir las fluctuaciones en la salida, ya sea causada por cambios en la entrada o por otras perturbaciones. Wikipedia .

La aplicación de retroalimentación negativa trae la salida bajo control.

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Figura 2: amplificador operacional inversor con retroalimentación negativa. Figura 3: amplificador operacional no inversor con retroalimentación positiva.

Ahora, si aplicamos retroalimentación negativa volviendo a colocar R2, la salida contrarresta la entrada. Imagina la operación como una secuencia:

• Vin = 0. Vout = 0.
• Vin = 1 V. Vout = 0 en este instante. R1 y R2 forman un divisor de tensión y la entrada '-' está a 0,5 V.
• Vout comienza a oscilar negativo. Esto tira de la entrada '-' hacia 0 V.
• La salida se establece en Vout = -1 V.

En esta configuración, la salida se moverá a cualquier voltaje que haga que la entrada '-' sea igual a la entrada '+'. Esto ocurrirá cuando$Vout = -Vin \frac {R2}{R1}$.

Retroalimentación positiva

La Figura 3 muestra el amplificador con retroalimentación positiva.

En esta situación el escenario será el siguiente:

• Vin = 0. Vout = 0.
• Ven = 1mV. Vout sigue en 0, por lo que la entrada '+' va a +0,5 mV.
• Vout comienza a subir. El voltaje de entrada '+' comienza a seguirlo a aproximadamente la mitad de la velocidad (debido al efecto divisor de voltaje).
• Vout golpea el riel de suministro +.

Este circuito se usa a menudo para hacer que un disparador Schmitt agregue algo de histéresis para que los puntos de encendido y apagado sean diferentes.

Sin inversión con retroalimentación negativa

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Figura 4. Amplificador no inversor.

El amplificador no inversor también usa retroalimentación negativa aunque de manera diferente. Me parece más útil pensar que el amplificador operacional es 'feliz' o estable cuando ambas entradas tienen algún potencial. En este caso es cuando$Vout = Vin \frac {R1 + R2}{R1} = Vin (1 + \frac {R2}{R1})$.

Creo que estás malinterpretando los conceptos de retroalimentación positiva y negativa. La retroalimentación negativa establece la ganancia en un nivel fijo, mientras que la retroalimentación positiva permite que la ganancia llegue al infinito.

La retroalimentación negativa no significa que su salida sea el "valor amplificado negativo de la entrada". En cambio, significa que una parte de la salida se resta de la entrada.

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

Por el contrario, considere este ejemplo de retroalimentación positiva (conceptualmente):

1. su señal de entrada es de magnitud 1
2. debido a que está utilizando comentarios positivos, su salida se agrega a su entrada
3. agregar su salida mueve su señal de entrada a la magnitud 2
4. debido a que está utilizando comentarios positivos, su salida se agrega a su entrada
5. agregar su salida mueve su señal de entrada a la magnitud 4
6. ...

puede ver cómo la retroalimentación positiva hace que su señal no se amplifique en una cierta cantidad, sino hasta que satura el amplificador operacional.

Una de las características del amplificador operacional ideal es la ganancia infinita de bucle abierto .

Entonces, si conecta cualquier señal a la entrada del amplificador operacional con bucle abierto, la ganancia será mayor en el amplificador operacional práctico, por lo tanto, la salida será más (cerca de + Vcc)

Entonces, para controlar esta alta ganancia, se prefiere principalmente la retroalimentación -ve en lugar de aumentar la ganancia usando retroalimentación positiva

Y un punto adicional aquí es que el opamp tiene una alta impedancia de entrada. Entonces no se hundirá mucho más actual. La mayor parte de la capacidad impulsada por la corriente de salida del sensor estará en mA. No es suficiente para controlar otros circuitos, por lo que la mayoría de los sensores se alimentan a través del amplificador operacional.

La retroalimentación negativa parece ser un problema en su comprensión, así que considere un servocontrolador como este: -

El potenciómetro de 10k establece una "demanda" y los transistores de salida impulsan el motor hasta que el sensor de posición de retroalimentación (conectado al motor) produce un voltaje de salida que coincide con la demanda. La cosa en forma de triángulo que parece un amplificador operacional debe considerarse como un amplificador de error. Cualquier error entre la demanda y el voltaje de retroalimentación se amplificará y esto empujará el motor un poco más hasta que el error sea muy pequeño.

Si el amplificador de error tiene más ganancia, entonces el motor se acercará más al punto de ajuste deseado y demandado, es decir, el error se vuelve más pequeño.

Ahora imagine desechar el motor y el sensor de posición de retroalimentación y conectar la salida del amplificador push-pull directamente al amplificador de error: -

Lo que ahora tiene es un amplificador operacional y esto se puede configurar de varias maneras: -