Verständnis der Summenpunktbeschränkung

nehme an, dass$V_{DIFF} = 0.1\,v$anfangs und dann$V_{OUT}=-10\,000\,v$. Wenn ein Bruchteil davon zurückgeschickt wird, sagen wir$0.1\%$.

Der "Bruchteil", der zurückgesendet wird, ist nicht wirklich eine Spannung, sondern ein Strom.

Wenn$V_{OUT}$-10.000 V beträgt, dann muss da durchfließen$R_F$ein Strom von$\frac{10^4}{R_F}\mathrm{A}$. Da die Eingangsimpedanz des Operationsverstärkers sehr hoch ist (im Idealfall unendlich), wird die resultierende Rückkopplungsspannung am invertierenden Eingang durch einen Spannungsteiler dazwischen bestimmt$R_F$Und$R_{in}$. Also die Rückkopplungsspannung$V_{OUT}\frac{R_{in}}{R_F+R_{in}}$. Es ist wahrscheinlich viel höher als die 0,1 %, die Sie in Ihrem Beispiel angenommen haben.

Wie man nach der Ausgangsspannung einschließlich Vorwärtsverstärkung und Rückkopplungstermen auflöst, wird in einer vorherigen Frage erklärt .

B.Lee - Um Ihre Frage zu beantworten, müssen Sie die "Geheimnisse" des negativen Feedbacks vollständig verstehen. Ich versuche es mal an einem einfachen Beispiel zu erklären:

Analysieren wir, was nach dem Einschalten der Netzteile passiert +/- Vs=+/-10V. (Der beschriebene zeitliche Ablauf mag etwas „formalistisch“ sein – hilft aber, das Feedback-Konzept zu verstehen).

Beispiel : Nicht invertierende Verstärkungsstufe mit gewünschter Verstärkung von "+2". Das bedeutet: Rückkopplungsfaktor k=0,5. Open-Loop-Verstärkung: Aol=1E4.

1.) t=0: Anlegen bei einer Eingangsspannung Vin=1V. Der Operationsverstärker arbeitet noch nicht in seinem linearen Bereich (Feedback noch nicht aktiv aufgrund von Zeitkonstanten innerhalb der Schaltung) und der Ausgang springt sofort auf Vs = +10 V.

2.) t>0: Die Spannung am invertierenden Anschluss steigt auf 0,5Vs=5V>Vin=1V. Daher dominiert die Spannung an diesem invertierenden Anschluss (ist größer) und die Ausgangsspannung ändert sich in Richtung minus 10 V.

3.) Auf dem Weg zu -10V überschreitet die Ausgangsspannung jedoch einen positiven Wert, der am invertierenden Anschluss eine Rückkopplungsspannung von +0,99980004V erzeugt.

4.) In diesem Moment (unter der Annahme einer Open-Loop-Verstärkung Aol = 1E4) befindet sich der Operationsverstärker in seinem linearen Verstärkungsbereich, da der Diff. Spannung ist Vdiff=Vin-0.99980004=1-0.99980004=0.00019996V. Als Ergebnis ist die Ausgangsspannung Vout = Vdiff·Aol = 0,00019996·1E4 = 1,9996001 V.

5.) Dies ist ein stabiles Gleichgewicht, weil: die klassische Rückkopplungsformel für einen endlichen Wert von Aol auch die Ausgangsspannung Vout=Vin*[1E4/(1+0.5E4)]=1.9996001 V ergibt.

6.) Das heißt: Wir haben ein Gleichgewicht, weil die Ausgangsspannung einen Wert hat, der genau die Bedingung Vout=Vdiff*Aol erfüllt. Jede größere/kleinere Ausgangsspannung verursacht eine kleine Verringerung/Erhöhung von Vdiff, wodurch diese Abweichung vom Gleichgewicht korrigiert wird.

7.) In diesem Beispiel ist die Eingangsdifferenzspannung natürlich NICHT Null. Es wird nie Null sein - aber die Diff. Spannung ist so klein (in unserem Fall ca. 0,2 mV), dass sie in vielen Fällen vernachlässigt werden kann (für Berechnungen mit Null angenommen).

Eine Betrachtungsweise ist, dass die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers (in dieser invertierenden Stufe) immer auf einem solchen Wert gehalten wird, dass der Strom durch Rin derselbe ist wie der Strom durch Rf, während der Übergang auf virtuellem Erdpotential gehalten wird. Wenn die Eingangsimpedanz des Operationsverstärkers sehr hoch ist (sie kann ignoriert werden), muss Vin/Rin sehr nahe an -Vout/Rf liegen. Dies vermeidet wirklich das Problem, dass Spannungen höher als die Stromversorgungsgrenzen sind, da das Gleichgewicht ein kontinuierlicher Prozess ist (und daher nicht außer Kontrolle gerät).