Idealer Integrator-Operationsverstärker-DC-Offset am Ausgang?

Ich habe eine Frage zu dieser idealen Operationsverstärker-Integratorschaltung

Integrator ideale Operationsverstärkerschaltung

wobei R=1k und C=1uF. Dann lege ich eine 50-mV-100-Hz-Rechteckwelle an den Eingang und erhalte die folgende Antwort, die ich vorher erwartet und berechnet habe.Quadratische Antwort

(Mir ist bewusst, dass dies kein wirklich praktischer Integrator ist, und diese Frage wurde berücksichtigt, bevor dieser Beitrag erstellt wurde.)

Die Sache ist, dass Sie eine Art "DC-Offset" sehen können, zu dem ich gefragt werde, warum es dort ist . Meine Erklärung wäre, dass der Operationsverstärker bei einem Eingangsimpuls Strom durch den Kondensator und den Widerstand ableiten (oder liefern) müsste, um die Spannung über dem Widerstand zu erreichen und die virtuelle Masse aufrechtzuerhalten. Dieser Strom ist konstant, daher wächst die Ladung im Kondensator linear und damit auch die Spannung. Unter der Annahme, dass der Kondensator anfänglich entladen ist, lädt ihn der erste Impuls auf einen Wert A und der entgegengesetzte Impuls entlädt ihn auf Null. A und dann Null, A und dann Null und so weiter in einer dreieckssymmetrischen Weise, sodass die durchschnittliche Spannung A/2 ist. Natürlich ist die Ausgangsspannung wegen der virtuellen Masse die Kondensatorspannung.

Bei jedem Zyklus beginnt / endet die Spannung bei Null, da das Integral jedes ganzen Zyklus dieses Signals Null ist, das macht auch Sinn.

Ich weiß nicht, warum dieser "DC-Offset" nicht da wäre, da er sinnvoll ist, aber meine Antwort wird immer noch nicht als gültig angesehen. Gibt es eine vorübergehende Reaktion, die ich nicht sehe? Würde das Signal, das bei t = -unendlich beginnt, etwas ändern?

Antworten (3)

Der Anfangszustand zu Beginn der Simulation wird vom Simulator berechnet, indem Leitwerte (mit dem Wert gmin) gegen Erde eingesetzt werden. Dadurch „weiß“ er, dass der Ausgang des Verstärkers bei 0 Volt bei t=0 beginnt.

Um die Anfangsbedingung zu ändern, können Sie entweder einen Lastwiderstand auf die gewünschte Spannung einfügen oder (in den meisten Simulatoren) die Anfangsbedingung mit einer .IC-Anweisung überschreiben.

Wenn Sie mit 0 Volt als Anfangsbedingung und dem Durchschnittswert (DC) zufrieden sind, müssen Sie die Phase der Rechteckwelle so ändern, dass die erste Flanke nach 1/4 der Periode kommt.

Die erste Hälfte der Rechteckwelle ist +ve, also ist die erste Rampe negativ.

Aber nach 1 abwechselndem Rechteckwellenzyklus kehrt der Integratorausgang auf 0 zurück.

Das Ergebnis hängt also von der Startphase der Eingabe ab.

Wenn der Start der Mittelpunkt des hohen Pegels war, dann würde er in 1/2 Zyklus negativ und dann positiv auf 0 ansteigen und nach 1 Zyklus +ve und dann -ve zurück auf Null setzen. Diese Phasenverschiebung stellt einen DC-Offset von 0 dar, da Integratoren ebenfalls um 90 Grad nacheilen.

-_-

Nun, die Antwort war ein parasitärer Shunt-Widerstand. Dies sollte nicht zulassen, dass der Kondensator einen konstanten Durchschnittswert hat, da er schließlich als RC-Antwort verblassen würde.

Ich dachte auch, es wäre eine ideale Strecke, aber anscheinend war sie das nicht.

Idealer Integrator-Operationsverstärker-DC-Offset am Ausgang?
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