¿Cómo funciona esta configuración de amplificador operacional como seguidor de voltaje?

ingrese la descripción de la imagen aquí

Revisé un par de libros e Internet, pero todas las fuentes me dicen que es un seguidor de voltaje, y no por qué . Sin ninguna resistencia, tengo problemas para aplicar las 2 reglas de oro de los opamps (impedancia de entrada infinita y la caída de voltaje en los terminales de entrada es 0). ¿Por qué este circuito se comporta como un seguidor de voltaje?

El Op-Amp en esta configuración está conectado como un amplificador no invertido con ganancia unitaria (Ganancia = 1), por lo que la salida sigue a la entrada. La ventaja de esto es que puede obtener una impedancia de salida más baja que su fuente de señal de entrada.
Si ralentizamos la acción del opamp podemos ver lo que está pasando. Al principio, tenemos Vin = (+) entrada = 1A y Vout = (-) entrada = 0V, por lo que la entrada opamp verá una gran diferencia entre las entradas "+" y "-". Esto forzará la salida y la entrada (-) en una dirección positiva. Pero tenga en cuenta que a medida que aumenta el voltaje de salida, la diferencia de voltaje entre V"+" y V"-" se reduce, por lo tanto, la "fuerza impulsora" del amplificador operacional (Vd = V"+" - V"-") se reduce, la salida del amplificador operacional el voltaje ya no se moverá tan rápido hacia el riel positivo.
Y si este voltaje alcanza V"+" = V"-" = Vin = Vout, el opamp se detiene y aumenta su voltaje de salida. Pero si de alguna manera el amplificador operacional se excede y el voltaje de salida será mayor que + 1V. Esto cambiará inmediatamente el signo de una diferencia de voltaje entre V"+" y V"-" (la "fuerza impulsora"). Por lo tanto, la salida del opamp ya no será impulsada en una dirección positiva, sino debido al cambio en el signo de voltaje (V"+" ahora es más bajo que V"-"). Y el opamp comenzará a disminuir su voltaje para llegar a Vin = Vout.

Respuestas (5)

El amplificador operacional amplifica fuertemente cualquier diferencia que ve en sus terminales.

Sin retroalimentación, un amplificador operacional 'ideal' tomará cualquier diferencia e irá entre + y - infinito. Un amplificador operacional real tendrá una ganancia finita de bucle abierto ( Av ) y amplificará esa diferencia por la ganancia.

Ejemplo de amplificador operacional con Av = ganancia de bucle abierto de 10 000 V/V:

  • diferencia de entrada de +1mV, Vout será +10V

Ahora agregue comentarios. El seguidor vincula Vout directamente a la entrada (-). Resultado neto: cualquier cambio en la entrada (+) (es decir, Vin) se cancela en (-) por Vout. Entonces (-) ingrese y Vout rastree Vin uno a uno, o casi:

  • amplificador operacional ideal: Vout seguirá (+) exactamente
  • amplificador operacional real: Vout tendrá una diferencia de Vin / Av

Nuevamente, con un Av = 10,000, un seguidor de voltaje como el que ha mostrado, una entrada de +1 V en (+) tendrá una diferencia de 1/10,000 de voltio frente a (-) debido a la ganancia limitada.

Más aquí: ¿Cómo es que la salida del amplificador operacional no es cero si las entradas tienen el mismo voltaje?

Más información sobre la ganancia del amplificador operacional aquí: https://www.electronics-notes.com/articles/analogue_circuits/operational-amplifier-op-amp/gain-equations.php

Un documento un poco más profundo, pero muy accesible, aquí: https://ocw.mit.edu/courses/electrical-engineering-and-computer-science/6-071j-introduction-to-electronics-signals-and-measurement-spring- 2006/lecture-notes/22_op_amps1.pdf

En el modelo de amplificador operacional ideal se encuentran las siguientes 2 ecuaciones:

V+= V-

yo+ = 0

Tenga en cuenta que I- = 0 no es necesario porque está implícito en I+ = 0.

V+ = Vin implica V- = Vin

Ahora, "camine" sobre el cable de V- a Vout y obtendrá:

Vsal = V-

lo que significa: Vout(t) = Vin(t)

I − = 0 ciertamente no está implícito en I + = 0 . Los amplificadores operacionales del mundo real modelan tanto la corriente de polarización de entrada como la compensación de corriente de entrada; no hay nada en el circuito de aplicación que garantice una compensación de corriente cero.
Escribí "en el modelo ideal".
Sí, en el modelo ideal ambas cantidades son cero, pero porque están idealizadas de esa manera no porque el circuito lo garantice.

Tengo problemas para aplicar las 2 reglas de oro de los amplificadores operacionales (impedancia de entrada infinita y la caída de voltaje en los terminales de entrada es 0)

  1. Impedancia de entrada infinita (regla 1)
  2. Vin- es igual a Vin+ (regla 2)

Es la regla 2; la diferencia de voltaje entre Vin+ y Vin- es cero. Dado que Vin- está conectado a la salida (Vout), es bastante seguro decir que la diferencia de voltaje entre Vout y Vin+ también es cero, por lo tanto, es un seguidor de voltaje.

  1. Sus fuentes son insuficientes. Te sugiero que hagas un trabajo más diligente. Además, ya tenía la respuesta exacta en sus fuentes, probablemente de todas las fuentes, por el motivo a continuación.

¿Por qué este circuito se comporta como un seguidor de voltaje?

  1. "la caída de voltaje en los terminales de entrada es 0", esto solo da la razón por la cual Vout == Vin.

Una búsqueda rápida en Internet de la teoría del seguidor de voltaje del amplificador operacional le dará una explicación de cómo funciona un seguidor de voltaje. La salida que se retroalimenta a la entrada negativa proporciona un amplificador de ganancia unitaria. La diferencia de voltaje entre Vin+ y Vin- siendo cero, Vin- seguirá a Vin+ y Vout = Vin- en el circuito.

Aquí están los primeros dos resultados de búsqueda que obtuve: https://www.electrical4u.com/voltage-follower/

https://www.elprocus.com/que-es-voltaje-seguidor-trabajando-sus-aplicaciones/

¿Cómo funciona esta configuración de amplificador operacional como seguidor de voltaje?
RespuestasAquíPolítica de privacidad1y, 0v