Fragen zu Operationsverstärkern

Natürlich wirken beide Widerstände als Spannungsteiler. Sie berücksichtigen jedoch am meisten die Tatsache, dass Sie ZWEI Spannungsquellen gleichzeitig haben (Vin und Vout). Daher müssen Sie die Überlagerungsregel zur Berechnung der Spannung am Mittelpunkt zwischen beiden Widerständen anwenden:

$V_{n1}=V_{in}\dfrac{R_f}{R_i+R_f}$Und$V_{n2}=V_{out}\dfrac{R_i}{R_i+R_f}$mit$V_n=V_{n1}+V_{n2}$.

Jetzt - da der Operationsverstärker eine (sehr) hohe Open-Loop-Verstärkung Aol (nahe unendlich) hat, können Sie die Differenzspannung Vd = Vp-Vn zwischen beiden Eingangsanschlüssen auf Null setzen. Als Konsequenz haben wir$V_n=V_{n1}+V_{n2}=0$was schließlich nachgibt$\dfrac{V_{out}}{V_{in}}=-\dfrac{RF}{Ri}$.

Wenn ich deine Frage richtig verstanden habe, in einem Spannungsteiler

^{Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan}

Die Ausgangsspannung Vout=Vin(R1/(R1+R2)). Somit ist die Verstärkung = 1/(1 + R2/R1) < 1. Aber für Ihren Operationsverstärker ist Gain = -Rf / R1, also Gain> 1, daher ist es ein Verstärker im Gegensatz zu Ihrer Spannungsteilerschaltung. Der Grund, warum Ihr Operationsverstärker als Verstärker fungiert, liegt darin, dass der invertierende Pin in diesem Fall als a fungiert Masse mit (idealerweise) unendlichem Eingangswiderstand, der die Spannung an diesem Punkt zu Null macht, aber den Strom nicht sinken lässt. Dies ist die Spezialität von Operationsverstärkern, alle anderen gewöhnlichen Spannungsquellen haben (idealerweise) keine Impedanz. Wenn also Ihre Spannung an einem Punkt sinkt, sinkt auch Ihr Strom, aber Operationsverstärker haben eine Möglichkeit definiert, Spannung zu senken, ohne Ihren Strom zu senken. Wenn also ein Operationsverstärker als Operator für verschiedene Schaltungen verwendet wird (in diesem Fall eine Spannungsteilerschaltung), geben Sie aus, die Sie in dieser Schaltung nicht erhalten würden.

Für Ihre zweite Schaltung ist der Ausgang über die Brücke eine gleichgerichtete Sinuswelle, das Laden mit C1 glättet die Sinuswelle, sodass C1 an sich wie eine glattere Schaltung wirkt, wonach LM7805 als Spannungsregler fungiert und a ausgibt, wenn ich mich erinnere gut, glatter 5V nicht pulsierender Gleichstrom als Ausgang. Im Grunde ist es also eine Gleichrichtungsschaltung mit angewendeter Glättung.

Am Anfang sind wohl die drei wichtigsten Dinge, an die man sich bei einem idealen Operationsverstärker erinnern sollte, der ohne Rückkopplung betrieben wird, dass er eine unendliche Eingangs-zu-Ausgangs-Verstärkung aufweist, wenn die Spannung an seinem nicht invertierenden (+) Eingang positiver wird als die Spannung An seinem nicht invertierenden (-) Eingang wird sein Ausgang so nahe wie möglich an die positive Schiene gebracht, und wenn die Spannung an seinem nicht invertierenden Eingang weniger positiv wird als die Spannung an seinem invertierenden Eingang, ist dies der Fall Der Ausgang wird so nahe wie möglich an die negative Schiene gebracht.

Mit Rückkopplung betrieben und im Betrieb des Operationsverstärkers implizit - aber vielleicht nicht sofort aus dem Vorstehenden ersichtlich - ist die Tatsache, dass der Ausgang des Operationsverstärkers alles tun wird, um die Spannungen an den invertierenden und nicht invertierenden Eingängen des Operationsverstärkers gleich zu machen.

DER NICHT INVERTIERENDE SPANNUNGSFOLGER:

Bezug nehmend auf die folgende Abbildung 1 ist U1 als nicht invertierender Folger mit beispielsweise null Volt auf Vin verdrahtet, was der nicht invertierende (+) Eingang von U1 ist.

Wenn also im Betrieb Vin (U1+) bei null Volt positiver als U1- wäre, würde Vout positiver werden und, da es mit U1- verbunden ist, U1- immer näher an die positive Schiene zwingen, bis Vin, Vout und U1- waren alle gleich Null Volt.

Wenn das Gegenteil der Fall wäre und Vin bei null Volt weniger positiv als Vout wäre, dann würde Vout (und U1-) immer näher an die negative Schiene gedrückt, bis die Spannungen an Vin, Vout und U1- alle gleich null Volt wären .

Beachten Sie, dass Vout in jedem Fall gezwungen wird, in Richtung der Spannung an U1+ zu steuern, was auch immer diese Spannung sein mag, weshalb diese Schaltungskonfiguration als "Spannungsfolger" bezeichnet wird und immer eine Verstärkung von 1 hat.

DER NICHT INVERTIERENDE VERSTÄRKER:

Unter Bezugnahme auf Abbildung 2 unten ist U1 als nicht-invertierender Verstärker mit einem Volt an Vin verdrahtet, was der nicht-invertierende (+) Eingang von U1 ist. Die Verstärkung der Schaltung hängt vom Verhältnis der Widerstände im Spannungsteiler R1 R2 ab und ist gleich:

Im Betrieb und - wie bereits erwähnt - da das Ziel des Ausgangs des Operationsverstärkers darin besteht, alles Notwendige zu tun, um die Spannung an U1- gleich der Spannung an U1+ zu machen, und da der Spannungsteiler als Dämpfungsglied fungiert, muss die Ausgangsamplitude von U1 sein gleich der Spannung an U1+ multipliziert mit dem Verhältnis von R1 zu R2, um dies zu erreichen.

DER UMKEHRVERSTÄRKER

Abschließend zu Ihrer Frage: "Warum ist die Spannungsverstärkung$-\frac{Rf}{Ri}$" und Abbildung 3 unten, U1 ist als invertierender Verstärker mit einem Volt an Vin verdrahtet, der über R1 mit dem invertierenden (-) Eingang von U1 verbunden ist. Die Verstärkung der Schaltung hängt vom Verhältnis der Widerstände in ab dem Spannungsteiler R1 R2, und ist gleich:

Wenn im Betrieb Vin positiv ist und U1+ mit Null Volt verbunden ist, muss Vout negativ werden, um die Spannung an U1– gleich der Spannung an U1+ zu machen, und folglich ist Vout eine invertierte Version von Vin.