Verwirrt über den inneren "Boden" des Opamps

(Nun. Ich spreche in dieser Frage NICHT von "virtuellem Boden" /)

Wie diese Abbildung gezeigt hat, kann ein Operationsverstärker wie folgt angesehen werden:

Wir alle wissen, dass ein Operationsverstärker wie dieser zwei Eingänge und einen Ausgang hat – die Eingangsspannung ist einfach die Spannung zwischen den beiden Eingängen – aber für die Ausgangsspannung sieht es so aus (aus der Abbildung oben), dass sich darin ein „Masse“ -Symbol befindet Operationsverstärker.

Da der Operationsverstärker keine mit der Erde (der echten Erde) verbundenen Anschlüsse hat, was ist das "Masse" -Symbol? Diese Antwort gibt eine gute Erklärung und zeigt, dass "Masse" tatsächlich die negative Elektrode der Gleichstromversorgung ist (die -V-Versorgung in der obigen Abbildung).

(Warten Sie! Markieren Sie es nicht als Duplikat. Lesen Sie weiter.)

Aber genau hier taucht meine Frage auf - Denn ich weiß, dass die meisten Gleichstromversorgungen nicht mit der realen Erde geerdet sind - dh sie schweben. Daher wissen wir nicht, welche Spannung sich auf die reale Erde bezieht. Vielleicht hat es am Minuspol der Gleichstromversorgung immer noch eine Spannung von beispielsweise 1 V, die sich auf die reale Erde bezieht.

Dies ist alles in Ordnung, bis wir den nicht invertierenden Eingang (an die reale Erde) erden und den invertierenden Eingang mit dem Ausgang verbinden, um eine negative Rückkopplungsschaltung zu bilden. dh das Bild unten

Wenn dann zwischen den beiden Eingängen eine Spannung anliegt, erzeugt der Ausgang Spannung. Aber WARTEN ... Diese Ausgangsspannung wird nicht in Bezug auf die reale Erde erzeugt - sondern in Bezug auf das Negativ der schwebenden Gleichstromversorgung (wie in der verknüpften Antwort und zuvor erklärt)! Das heißt, wenn die -Vsupply immer noch eine Spannung von 1 V bezüglich der realen Erde hat, wird der Ausgang immer plus 1 V bezüglich der realen Erde sein!


Nun, ich habe auch Experimente zu dieser Frage gemacht, die mich seit mehr als einer Woche verwirrt. Ich bin überhaupt nicht auf solche Probleme gestoßen, da selbst für die schwebende Gleichstromversorgung immer noch gute null Volt in Bezug auf Masse (reale Erde) beibehalten wurden ... Ich weiß nicht, warum eine schwebende Gleichstromversorgung so gut funktionieren kann , genau wie eine geerdete ... (Warum? Bitte sagen Sie mir warum) - Aber immerhin ist es schwebend - was bedeutet, dass es keine Garantie dafür gibt, dass die negative Seite der DC-Versorgung immer genau 0 V in Bezug auf die reale Erde ist. ..


Ich bin ein ziemlicher Laie in Sachen Elektrik. Gibt es etwas, das ich oben falsch verstanden habe? In der Tat scheint mir das Konzept des Erdens und Schwebens höllisch schwer ...

Wenn kein Strom fließt, liegt keine Spannung an. Ohne Schleife kann kein Strom fließen. Wenn Sie zwei Stromkreise an einem Punkt verbinden, erhält dieser Punkt die gleiche Spannung. Wenn es keine andere Schleife zwischen Vin und V2 gibt, ist der Strom zwischen Vin und V2 0, also haben Vin und V2 die gleiche Spannung. Das bedeutet, dass Ihr Netzteil nicht schwebt.
Sie haben gute Antworten auf den Teil Ihrer Frage zur "Masse" im Operationsverstärker erhalten. Wenn Sie immer noch eine Antwort auf den Teil über die Beziehung zwischen der Schaltung "Masse" und der "realen Erde" haben möchten, sollten Sie eine neue Frage stellen (und wenn Sie dies tun, sollten Sie angeben, ob die Signalquelle und die Last mit der realen verbunden sind Erde) (auch Sie sollten die Website nach früheren Fragen zur Erdung durchsuchen, um zu sehen, ob sie Ihnen helfen).
@gudako Einfach ausgedrückt, Schaltkreismasse und "echte Erdmasse" sind zwei verschiedene Dinge. Im Stromkreis wird der Punkt mit dem niedrigsten elektrischen Potential relativ zu allen anderen Punkten im Stromkreis allgemein als "Masse" bezeichnet, aber das ist nur ein Name. Manchmal wird dies als "COM" kurz für Common anstelle von "GND" für Masse bezeichnet. Es bedeutet dasselbe.

Antworten (3)

Da die Ausgangsverstärkung eines Operationsverstärkers so groß ist, spielt es keine Rolle, ob das Erdungssymbol für die Ausgangsspannungsquelle die -ve-Schiene, die +ve-Schiene oder ein Punkt in der Mitte zwischen den beiden ist, zwischen denen die Fehler liegen diese Punkte werden durch den Offset-Spannungsfehler des Verstärkereingangs in den Schatten gestellt.

Das Erdungssymbol ist wohl wegen Überfülle dargestellt, aber offensichtlich inkonsequent durchgezogen, der Autor warnt davor, die auf nichts bezogene Ausgangsspannungsquelle darzustellen.

Die Ausgangsspannungsquelle liefert Strom von der +ve-Schiene und senkt Strom zur –ve-Schiene. Der tatsächliche Punkt, auf den sich die Verstärkungsgleichung bezieht, ist ein Punkt zwischen den Schienen, der durch Verhältnisse von Widerständen und entweder expliziten oder Streukondensatoren festgelegt wird, sodass er mit der Frequenz variiert.

Ist der Offset der Eingangsspannung so signifikant, um das Referenzpunktproblem abzudecken? Denken Sie daran, dass die Schiene normalerweise 12 Volt lang ist /
Am Beispiel des LM324A beträgt die DC-Verstärkung bei 15 V Versorgungsspannung mindestens 50 K und typischerweise 100 K. Wenn man einen 15-V-Ausgangshub nimmt und ihn auf den Eingang bezieht, würde dies zu einem Eingangshub von höchstens 0,3 mV und typischerweise 0,15 mV führen. Zum Vergleich ist die angegebene Eingangs-Offsetspannung typisch mit 2mV und maximal 3mV angegeben.
@peter Für die Rückkopplungsschaltung ist Ihre Aussage richtig - aber was ist, wenn wir den Operationsverstärker zur Ausgabe von Rechteckwellen verwenden möchten? In diesem Fall hat der Ausgang keine Verbindung zu einem der Eingänge. In diesem Fall müssen wir den Gleichstrom erden, sonst muss der Ausgangshub zählen. Ist das richtig
Auch ohne Feedback können Sie immer noch einen Ausgabefehler nehmen und "auf die Eingabe referenzieren", um den entsprechenden Eingabefehler zu erhalten.
Sie können einen Operationsverstärker praktisch nicht als Verstärker ohne Rückkopplung verwenden (einige Operationsverstärker können sicher als Komparatoren verwendet werden, andere nicht), die Verstärkung ist jedoch so hoch, dass winzige Fehler am Eingang in Sättigung umgewandelt werden die Ausgabe.
@petergreen Aber ohne Rückkopplungsschaltung kann diese High-Gain-Charakteristik auch funktionieren, um einen Sinuswelleneingang in einen Rechteckwellenausgang umzuwandeln, dessen Größe der Sättigungsspannung des Operationsverstärkers entspricht

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Das Erdungssymbol im Operationsverstärker in Ihrem oberen Bild soll die genaue Mittenspannung zwischen den Vpos- und Vneg-Versorgungen darstellen. Wenn Sie also Vneg mit Masse verbinden, liegt der natürliche Mittelpunkt zwischen Vpos und Masse.

Aber es ist nur eine Annäherung an die Dinge UND, es spielt keine Rolle, ob Sie davon ausgehen, dass es relativ zum negativen Versorgungspin ist, weil ... die hohe Verstärkung des Operationsverstärkers (und die negative Rückkopplung) dafür sorgen, dass der Eingang Vin - gleich dem Eingang Vin+ und das zwingt Vout, genau das zu sein, was es sein muss, um sicherzustellen, dass die Situation so bleibt. Das bedeutet, dass Vin+ zum „Königs“-Referenzpunkt wird.

Hallo, danke, ich habe die Frage bearbeitet, um dir zu antworten
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Ich weiß, aber ich kann kein Bild in den Kommentar einfügen
Sie müssen kein Bild hinzufügen, um zu sagen, dass auf halbem Weg x + 6 Volt sind. Sie sollten Ihre Fragebearbeitung zurücksetzen, um meine Antwort nicht in den Fokus zu rücken. Sie sollten auch berücksichtigen, was alle Antworten sagen: dass es egal ist, an welchem ​​mittleren neutralen Punkt sich der Ausgang einpendeln möchte, wenn Open-Loop-Verstärkung und negative Rückkopplung ins Bild gebracht werden.
ich habe es entfernt
OK, denken Sie also an V2 in Ihrem Diagramm - dies ist die "Königs" -Referenz, von der Sie erkannt haben, dass eine massive Open-Loop-Verstärkung UND eine negative Rückkopplung dafür sorgen, dass V1 (bei Vin- am Operationsverstärker) auf V2 (die Spannung an Vin+ des Operationsverstärkers). Sobald Sie Ihren Kopf darum gewickelt haben, sollte es so klar wie eine Glocke sein. Nehmen Sie sich jedoch Zeit und denken Sie über die Wirkung von negativem Feedback nach.
Ich glaube, ich habe immer noch falsche Vorstellungen. manchmal markieren sie einen Versorgungspunkt als +12 V und einen anderen als -12 V --- sind das wirklich positive 12 V und negative 12 V? oder nur ein Indikator oder so? Wie können wir die Gleichstromversorgung in zwei Teile aufteilen, einen positiven und einen negativen? Wenn es +12V und -12V sagt, brauche ich 24V?
Das Erdungssymbol im Operationsverstärker ist also genau derselbe Punkt wie -Vsupply?
+12 Volt und -12 Volt sind zwei getrennte Versorgungen mit einem gemeinsamen Punkt bei 0 Volt. Sie müssen sich wirklich darauf konzentrieren, bevor Sie den Operationsverstärker als virtuelles Erdgerät verstehen.
wenn es heißt +12V------------------- -12V wie soll ich anschließen? Legen Sie einfach die DC-Versorgung '+' auf den +12-V-Teil, '-' auf den -12-V-Teil und stellen Sie die DC-Versorgungsleitung auf 12 V ein.
Sie sagten auch, +12 Volt und -12 Volt seien zwei separate Versorgungen mit einem gemeinsamen Punkt bei 0 Volt. -- zwei getrennte Versorgungen - also brauche ich zwei Gleichstromversorgungen?
Ich denke, ich habe hier wirklich SUCK ,,,,,
+12 Volt und -12 Volt werden vollständig einer einzelnen Versorgung von 24 Volt und 0 Volt zugeordnet, aber ohne einen "mittleren" Draht erreichen Sie keine mittlere Spannung. Mittlerer Draht für das 24-Volt-System bedeutet, dass es auf halbem Weg bei 12 Volt angeschlossen ist. Mittlerer Draht für das +/-12-Volt-System bedeutet, dass es in der Mitte bei 0 Volt liegt.
Also brauche ich zwei Gleichstromversorgungen
@gudako Ich weiß nichts darüber, was Ihre wahre Anwendung ist. Es ist eine 50:50-Aufteilung zwischen brauchen und nicht brauchen. Es hängt alles ab. Aber ich glaube nicht, dass es irgendetwas mehr mit dieser speziellen Stack-Tausch-Frage zu tun hat.

Ein Operationsverstärker ist so konzipiert, dass er mit negativer Rückkopplung arbeitet. Vernachlässigen Sie im folgenden Schema Offset-Spannung und -Strom und gehen Sie davon aus, dass der Operationsverstärker in seinem linearen Bereich arbeitet.

v Ö u T + v ICH N = v ICH N + + v R e F

oder

v ICH N + v ICH N = v Ö u T v R e F

Aus dieser Gleichung geht hervor, dass die „Masse“, auf die sich der Ausgang bezieht, versorgt wird v R e F . Es ist nicht intrinsisch mit der negativen Schiene der Stromversorgung oder mit einer Erdung in einer geteilten Stromversorgung verbunden. Wir könnten binden v R e F zu einem von beiden (unter der Annahme, dass der Operationsverstärker im ersten Fall "Rail-to-Rail" ist), aber wo die "Masse" des Ausgangs eingestellt wird, ist einfach die Wahl des Designers.

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan