Differentielle Verstärkung eines Operationsverstärkers und Feedback

Bei einem Operationsverstärker wissen wir das aus Elektronik-Grundkursen

vo = A(v1 - v2)

Unter der Annahme einer großen Differenzverstärkung und einer endlichen Ausgabe erhalten wir, dass (v1-v2) sehr sehr klein ist, idealerweise null.

In einem Universitätskurs studiere ich, was in einem Operationsverstärker steckt. Die erste Stufe ist eine Differenzstufe (2 Mosfets mit gemeinsamen Quellen und einem Stromgenerator darunter). Wir untersuchen das mit Hilfe der Kleinsignalanalyse, vermutlich weil es in Zukunft eine negative Rückkopplung und damit einen sehr sehr kleinen differentiellen Eingang geben wird.

Nun die Frage, vorausgesetzt, dass die folgende Argumentation richtig ist: Gegenkopplung reduziert den Differenzeingang (es wird ein kleines Signal) und die Kleinsignal-Differenzverstärkung fällt mit der A-Verstärkung von elektronischen Grundkursen zusammen (das "A", das wir verwenden, wenn op- amp ist einfach ein 3-Terminal-Objekt). Aber wenn die Schaltung "einschaltet", funktioniert die Rückkopplung immer noch nicht, ich meine: genau in dem Moment, in dem die Schaltung einschaltet, kommt ein Signal (nicht unbedingt ein kleines Signal) an den invertierenden und nicht invertierenden Anschlüssen des Operationsverstärkers an; Der Operationsverstärker verstärkt dieses Signal (das Signal ist noch nicht klein, daher ist die Verstärkung noch nicht A) und erst jetzt wird ein Ausgangssignal zum Eingang gebracht, wodurch der Differenzeingang klein wird. Wie drückt sich die Verstärkung aus, wenn das Signal noch nicht klein ist?

Unmöglich zu sagen, weil in diesem flüchtigen Moment, in dem der Operationsverstärker mit Strom versorgt wird, Teilabschnitte des Operationsverstärkers seltsame oder sehr geringe Dinge tun und die Verstärkung zunehmen oder niedrig sein kann. Es ist völlig abhängig vom jeweiligen Operationsverstärker und nicht von einer theoretisierbaren Situation.
Du überdenkst das. Es gibt keinen "genauen Moment", in dem ein Stromkreis eingeschaltet wird - es gibt immer eine Zeitspanne ungleich Null, in der die Stromversorgung hochgefahren wird. Das Verhalten einer Schaltung während dieser Zeit hängt sehr stark von den Details des Designs und der Geschwindigkeit des Übergangs ab.

Antworten (1)

A ist unwichtig. Für einen tatsächlichen Operationsverstärker kann das A stark variieren. 9000 vs 11000, also ist es eine schlechte Idee, Ihre Kleinsignalverstärkung auf dieser Zahl zu basieren.

in einer tatsächlichen Schaltung muss A nur ausreichend groß sein, damit wir die gültigen Annahmen treffen können, um die Kleinsignalverstärkung basierend auf der angewendeten Gegenkopplung zu berechnen. Hier ist, wie Sie das tun. http://www.radio-electronics.com/info/circuits/opamp_basics/operational-amplifier-gain.php

In Bezug auf die Startbedingungen sind Sie in Ihrer Klasse noch nicht so weit gekommen, um die vollständige Operationsverstärkerschaltung zu sehen, die eher so aussieht. https://i.stack.imgur.com/U9Gr4.png Wie Sie beim Start sehen können, ist die Ausgabe (nahezu) hoch, aber der Startwert ist wirklich unwichtig. Dieser Anfangswert breitet sich dann durch den negativen Rückkopplungspfad aus und präsentiert seine Eingabe dem Operationsverstärker. dann wird das Differential (v1 - v2) durch A verstärkt, was eine neue Ausgabe darstellt, die dann erneut durch den Rückkopplungspfad weitergeleitet wird. Die parasitäre Kapazität verhindert, dass sich der Ausgang sofort ändert, was verhindert, dass bei einem linearen Rückkopplungsnetzwerk, wie z. B. einem Widerstandsnetzwerk, eine Oszillation auftritt.

Ich bin mir nicht sicher, was du mit dem letzten Satz meinst. Stabilität hat nichts damit zu tun, dass das Rückkopplungsnetzwerk linear ist. Tatsächlich verschlechtern Verzögerungen die Stabilität.