Seguidor de voltaje - OPAMP

Estoy pasando por un seguidor de voltaje OPAMP/circuito de búfer.

ingrese la descripción de la imagen aquí

Tengo 1 pregunta con respecto a este circuito seguidor de voltaje usando OP-AMP y 2 preguntas en general con respecto a OP-AMP:

  1. Digamos que mis rieles Vcc del OP-AMP son +5V y 0V. Y estoy dando un Vin = 2V constante al terminal no inversor del OP-AMP y el terminal de salida del OP-AMP se retroalimenta al terminal inversor sin ninguna resistencia de retroalimentación.

Lo sé, dado que este es un circuito seguidor de voltaje, el voltaje de salida sigue al voltaje de entrada hasta que el voltaje de entrada alcanza el voltaje de saturación (Vcc) del OP-AMP.

Pero, ¿cómo comienzan inicialmente los voltajes?

Como, al principio, el voltaje en el terminal de salida es 0V y 0V también está en el terminal inversor. Ahora, le damos la potencia Vcc al OP-AMP y el voltaje de entrada al terminal no inversor. Vcc=+5V. Y Vin=2V. Dado que el voltaje en la terminal no inversora es mayor que el voltaje en la terminal inversora, en este caso, 2 V y 0 V, la salida debería ir a la tensión de saturación, ¿verdad? (Suponiendo que este OP-AMP tiene una ganancia lo suficientemente alta, digamos 10000) Entonces, la salida va a 5V y luego estos 5V se retroalimentan al terminal inversor que luego hace que la salida vaya a saturación negativa y, por lo tanto, emita 0V (como -Vcc = 0V)

¿Dónde me estoy equivocando con la operación del seguidor de voltaje? Según tengo entendido, la salida todavía oscila entre +Vcc y -Vcc solamente.

Puedo entender el circuito con la ayuda de las matemáticas y las ecuaciones de ganancia y las resistencias de retroalimentación, etc. Pero al entender con el funcionamiento intuitivo, estoy malinterpretando. Dígame cómo funciona este seguidor de voltaje en la puesta en marcha inicial y cómo la salida sigue a la entrada sin matemáticas ni ecuaciones.

  1. La característica ideal de OP-AMP es que el voltaje diferencial entre las terminales de entrada es 0V.

Pero en el mundo real, damos diferentes voltajes de entrada a los terminales para amplificar la diferencia entre ellos, ¿verdad?

Si un OP-AMP ideal mantiene el voltaje diferencial entre la entrada como 0V, entonces el OP-AMP no puede amplificar el voltaje diferencial entre los terminales, ¿verdad?

¿No es esto contradictorio con el propósito real del OP-AMP? ¿Que me estoy perdiendo aqui?

Última pregunta,

  1. El OP-AMP tiene una impedancia de entrada alta y una impedancia de salida baja. Esto significa que los terminales de entrada OP-AMP no tienen ninguna corriente de entrada extraída de la fuente.

¿Y la baja impedancia de salida significa que puede producir la cantidad de corriente que requiere la carga? ¿Existe una limitación de la cantidad de corriente que puede generar el OP-AMP?

Y la corriente de salida a la carga proviene de los terminales de alimentación +Vcc del OP-AMP, ¿verdad? ¿Existe una limitación en la cantidad de corriente que puede proporcionar el OP-AMP?

Si tiene tiempo, intente leer este electronics.stackexchange.com/questions/441184/…
La salida del amplificador operacional no saltará de 0 V a 5 V instantáneamente. Tomará un poco de tiempo. Habrá una "rampa" de voltaje en la salida. Además, a medida que el voltaje de salida aumenta de 0V a Vcc, el voltaje diferencial visto por la entrada del amplificador (Vdif = V+ - V-) será cada vez más pequeño. Por ejemplo, en el tiempo 0s tenemos Vout = 0V y Vdif = (2V - 0V) = 2V pero en el tiempo = 1s tenemos Vout = 1V en la salida y Vdif = 2V -1V = 1V y en el tiempo 1.5s tenemos Vout =1,5V y Vdif = 2V-1,5=0,5V.
Y debido a que Vdiff es cada vez más pequeño, la tasa de cambio de un voltaje de salida también será más pequeña. Debo señalar que cualquier voltaje de salida superior a 2V cambiará el signo de un voltaje Vdiff. Y esto hará que el voltaje de salida deje de aumentar y comience a disminuir en una dirección negativa hacia Vee.
Y el circuito alcanzará el equilibrio cuando se cumpla esta ecuación Vo = AOL*(Vin - V-) (solo es posible una solución). Y para el seguidor de voltaje, tenemos
V 0 = A O L 1 + A O L × V I norte
Donde Aol es una ganancia de bucle abierto opamp

Respuestas (1)

1) La salida del amplificador operacional no sigue inmediatamente a la ganancia*input_diferencial, lleva algo de tiempo, debido a las limitaciones tanto del ancho de banda como de la velocidad de respuesta. Ese retraso le da tiempo al amplificador para encontrar el voltaje 'correcto'.

¿Qué sucede si se sobrepasa una y otra vez? Esto es una cosa en cualquier circuito amplificador, la estabilidad. La mayoría de los amplificadores operacionales se encargan de esto ocultando los detalles y usando un polo dominante para darle estabilidad a la ganancia de unidad . Esto significa que la mayoría de los novatos pueden simplemente conectar un opamp y será estable. El costo de esta facilidad de uso es un amplificador que es más lento de lo que podría ser. Los profesionales a menudo usan amplificadores operacionales no compensados, que son más rápidos, pero necesitan pensar en la estabilidad. Todavía es posible hacer que un opamp de 'ganancia unitaria estable' sea inestable accidentalmente, pero generalmente se necesita un circuito más complicado que un seguidor para hacerlo.

2) En un opamp ideal, la ganancia es infinita. En un opamp real, la ganancia es muy, muy grande. Para una salida dada, la entrada se establecerá en salida/ganancia. A medida que la ganancia se acerca al infinito, la entrada se acerca a cero, que podemos aproximar a cero con poco error. Por lo general, el error de CC que obtenemos de las compensaciones excede el error debido a la ganancia finita, por lo que rara vez es el error del que debemos preocuparnos primero. Si comparamos dos amplificadores operacionales con ganancias de, digamos, 100 000 y 1 000 000, cada uno de los cuales produce una salida de 1 V, entonces uno tendrá un error de entrada de 10 μV y el otro 1 μV. Sin embargo, pueden tener un error de entrada de varios mV debido al voltaje de compensación de entrada, que luego cambia a varios μV por grado de cambio de temperatura.

3) La corriente de la fuente de salida proviene del riel +ve, la corriente del disipador de salida va al riel -ve. Hay un máximo para ambas corrientes. De acuerdo con la facilidad de uso, la mayoría de los amplificadores operacionales limitarán activamente la cantidad de corriente que generarán o absorberán en el caso de un cortocircuito de salida, de modo que sobrevivan a breves accidentes con la tierra de la sonda de alcance final. Las especificaciones para cualquier amplificador dado detallarán cuánto se espera que produzcan mientras se mantienen dentro de las especificaciones, y en qué se limitarán.

Gracias por su respuesta. Una pregunta que olvidé incluir junto con mi primera pregunta. Supongamos que, en el seguidor de voltaje, si ambos terminales de entrada tienen el mismo voltaje, la entrada diferencial es cero, ¿verdad? Entonces, ¿cuál será la salida y cómo calcular la salida?
Para entrada cero, la salida es cero, si el amplificador es perfecto con un voltaje de compensación de entrada cero. Para un opamp real, con una compensación de entrada de unos pocos mV y una ganancia> 1M, si conecta los pines de entrada, ese voltaje de compensación se amplificará para saturar la salida contra uno de los rieles.
Seguidor de voltaje - OPAMP
RespuestasAquíPolítica de privacidad1y, 2v