Pregunta de salida de retroalimentación negativa

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¿Cuál es el valor de Vout si conocemos el valor de Vin en este caso?

Es un amplificador de búfer, pero tiene dos resistencias adicionales, por lo que creo que la ganancia es menor que 1, pero ¿qué tan pequeña?

(Vin-V3)/R1=0 <=> Vin-V3=0 => Vin=V2=V3

(Vsal-V2)/R2=0 <=> Vsal-V2=0 => Vsal=Vin=V2=V3

Suena como tarea: ¿Qué has descubierto hasta ahora?
Me parece un búfer de ganancia unitaria, por lo que Vout = Vin
Hay mejores formas de explicar este circuito, pero como ya aceptaste una respuesta y después de solo 16 minutos, no vale la pena hacerlo.

Respuestas (2)

Para un amplificador operacional ideal, se cumple el siguiente análisis. Para una respuesta práctica, deberá simular su circuito usando algo como LTSpice.

(Input - V3) / R1 = 0, (los amplificadores operacionales tienen una impedancia de entrada infinita)

(Output - V2) / R2 = 0, (los amplificadores operacionales tienen una impedancia de entrada infinita)

V2 = V3(los amplificadores operacionales funcionan para mantener una diferencia de potencial cero entre sus entradas cuando se configuran para retroalimentación negativa en este circuito)

He explicado los aspectos importantes de un amplificador operacional para resolver este problema. Te dejo la sustitución y el resultado para que lo encuentres.

Bingo. Observe que ese no sería el caso si R1 != R2.
¡Es bueno saberlo! Pero, ¿qué cambia si R1 != R2 ?
... Mira las ecuaciones que escribí. Los dejé en términos de R1 y R2 específicamente para no tener que responder esa pregunta.
Suponiendo que R1>0 y R2>0, el resultado es el mismo para cualquier valor de R1 y R2, porque: (Vin-V3)/R1=0 <=> Vin-V3=0 (R1 no cambia nada). Lo mismo para la segunda relación...
Uf, tienes razón. No puedo pensar bien ahora.
El objetivo de este problema es averiguar si hay retroalimentación negativa, en cuyo caso esa cosa se comporta como un amortiguador. Declarar V2=V3 no siempre es cierto, incluso para amplificadores operacionales ideales.
No, los amplificadores operacionales NO " funcionan para mantener una diferencia de potencial de 0 entre sus entradas ". Todo lo que hacen es multiplicar la diferencia entre las dos entradas por un valor grande al poner eso en la salida. En algunos circuitos, se puede emplear la retroalimentación para el resultado que indica, pero obtener ese comportamiento no es inherente al opamp en sí. Hay muchos circuitos opamp donde su afirmación no es cierta.
Sobre el tema de la retroalimentación negativa, que es la hipótesis que conduce a la diferencia de cero voltios entre in+ e in-, existe un buen teorema llamado "teorema de Pellegrini" que no se conoce en todo el mundo y proporciona una forma de analizar la reacción en cualquier circuito.
@OlinLathrop Esta es una forma bastante estándar de enseñar amplificadores operacionales con el requisito de que esté en una configuración de retroalimentación negativa.
@Kortuk: Hay muchas formas malas de enseñar electrónica, y algunas de ellas son comunes. El problema es que muchos simplemente seguirán la "regla", no pensarán en lo que realmente está haciendo el circuito y olvidarán las restricciones que se hayan mencionado junto con la regla para que sea válida. He visto a gente equivocarse en esto a menudo.
@OlinLathrop Ohh, estoy de acuerdo en que la condición debería estar ahí, pero con menos trabajo que escribir un comentario, ¡puedes editarlo! Arregla la publicación y pon un comentario, "Cambié esto porque mucha gente lo olvida". Estoy de acuerdo en que lo ideal es enseñar cómo se generan esas condiciones, pero pensé que podría sugerir el método de edición, ya que usted es nuestro usuario más activo, lo que provocará una mejora mucho más directa en el sitio.
@OlinLathrop En una nota relacionada con el contenido real, gracias por señalar mi malentendido. El resto probablemente podría haberse dejado sin decir.

Con el opamp ideal, podemos suponer:

  • ganancia infinita
  • impedancia de entrada infinita
  • voltaje de compensación cero

Entonces, lo que sea que ingresemos a la entrada positiva (o negativa) se multiplica por una ganancia infinita. Si dejamos el circuito abierto del opamp, la salida solo golpeará uno de los rieles (positivo o negativo dependiendo de la polaridad de la señal de entrada)

Sin embargo, si alimentamos parte de la salida a la entrada inversora, podemos usar esto para controlar la ganancia (y la retroalimentación negativa también tiene otros efectos útiles)

Con su ejemplo y un amplificador operacional ideal, no importa el valor de las resistencias o si son iguales. Como no fluye corriente a través de ninguno de ellos, el resultado es siempre el mismo (una ganancia de 1).

Con un opamp real, tiene una corriente de polarización de entrada (ignoraremos la gran cantidad de otros parámetros no ideales y solo nos centraremos en este), por lo que es una buena idea hacer coincidir la impedancia que ven ambas entradas (a menos que ya haya una compensación interna, que tienen algunos amplificadores operacionales; en algunos casos, hacer coincidir las impedancias puede empeorar las cosas debido a que las corrientes de polarización de entrada son desiguales)

Entonces, para el ejemplo en su pregunta, digamos que tenemos una impedancia de entrada de 1MΩ (un valor muy bajo, pero algunos amplificadores operacionales pueden tener impedancias de entrada muy bajas, asegúrese de verificar la hoja de datos), usamos 10kΩ para la resistencia de entrada, pero no resistencia en el bucle de realimentación. Elegiremos un voltaje de entrada de 1V.

Ahora obtenemos una corriente de entrada de 1V / 1MΩ = 1uA.

Así que ahora tenemos una caída de voltaje en la resistencia de entrada de 1uA * 10kΩ = 10mV, que está presente en la salida (que será de 990mV) en lugar de 1V

Si queremos evitar esto, debemos hacer coincidir la caída de voltaje en el circuito de retroalimentación para cancelar la compensación causada por las corrientes de polarización de entrada. Entonces usamos 10kΩ para la resistencia de retroalimentación, también cae 10mV, por lo que la salida ahora es de 1V nuevamente.

Aquí hay un ejemplo de cómo hacer coincidir la combinación paralela de las resistencias de retroalimentación cuando tiene algo de ganancia:

Compensación de corriente de polarización opamp

Vale la pena leer esta nota de aplicación de Analog Devices para una discusión más profunda.

+1 por explicar por qué R2 = R1 es importante en presencia de corrientes de polarización de entrada. @Cristi: ¡lee eso con cuidado!
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