Wie kann ich einen auf einem Operationsverstärker basierenden Wandler mit negativer Impedanz in einer Schaltung analysieren?

Ich denke an die unten abgebildete Schaltung, die, während der Operationsverstärker in seinem linearen Bereich arbeitet, die Beziehung hervorruft

v 0 − v 1 = − ich 0 R ,

wobei die Richtung des positiven Stroms im Diagramm unten angegeben ist. Was mich wirklich nervt, ist, dass ich auch die Beziehung habe

ich 1 = − ich 0 ;

das heißt, wenn ich 0 fließt dann in die NIC ich 1 fließt auch hinein. Das stört mich wirklich, weil es bedeutet, dass ich dies nicht als Single-Port-Schaltungselement blackboxen kann - die Ladung wird nicht erhalten. Genau das scheint jedoch Wikipedia zu tun, wenn es um Chua's Circuit geht .

Habe ich einen algebraischen Fehler gemacht; das heißt, ist ich 1 = − ich 0 nicht wahr? Oder gibt es eine Methode, um mit einer doppelt emittierenden Quelle wie dieser umzugehen? Auch hier versuche ich, Chua's Circuit zu erreichen. Wenn Sie also eine Beispielanalyse für mich durchführen möchten, wäre dies ein Hauptziel. Alternativ denke ich, dass Sie, wenn Sie diesen Typen an einen Kondensator anschließen, eine Art Oszillator erhalten, was ein kompakteres Beispiel ergeben würde.

Vielen Dank im Voraus für jede Hilfe, die ich dazu bekommen kann. Wenn etwas geklärt werden muss, erkläre ich mich Ihnen gerne.

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Antworten (3)

Ich denke, die von Ihnen angegebenen Gleichungen sind korrekt. Es gibt keinen Widerspruch. Beide Ströme ( ICH 0 Und ICH 1 ) gehen in die Schaltung und in den Ausgang des Operationsverstärkers. Wo ist das Problem?

EDIT: Hier sind die Formeln, ersetzen R mit R Und S mit R S :

ICH 1 = v − − v 1 R = v Ö u T − v − R S

ICH 0 = v 0 − v Ö u T R S = − v Ö u T − v + R S = − v Ö u T − v − R S

So ICH 0 = − ICH 1 , Und

v 0 − v 1 = ICH 1 R = − ICH 0 R

Ich dachte, die Gleichungen werden nur dann richtig sein, wenn v 1 = 0 .
Warum? Stimmt etwas in meinen Gleichungen nicht?
Nein. Mein Fehler. Ihre Berechnungen sind korrekt.
Ich verstehe die Gleichungen und ich verstehe, dass es keinen expliziten Widerspruch gibt, aber wie soll ich das betrachten, wenn es an einen größeren Stromkreis angeschlossen ist? Zum Beispiel ein Relaxationsoszillator .
Ist es Ihr primäres Ziel, nur das Funktionsprinzip des Entspannungsgenerators zu verstehen - oder insbesondere basierend auf der NIC-Theorie? Die direkteste und einfachste Erklärung basiert auf der allgemeinen Feedback-Theorie – ohne den NIC-Ansatz zu verwenden.
Mein Hauptziel ist es, die Implementierung von Chua's Circuit auf der Wikipedia-Seite zu verstehen. Ich denke, dass dies am einfachsten wäre, wenn ich die NIC blackboxen könnte, aber eine Feedback-Erklärung wäre in Ordnung, wenn ich sie verallgemeinern kann. Außerdem bin ich beunruhigt darüber, dass die Leute die NIC tatsächlich ein Ding nennen und ihr das geben würden v = − ich R Gleichung, wenn es nicht tatsächlich blackboxed werden kann, also gibt es eine Menge Lust zu lernen, wie man mit der NIC als abstrakter Schaltungskomponente umgeht.
Nein - es ist keine "abstrakte" Komponente; Es kann als spannungsgesteuerte Stromquelle angesehen werden (ein positiver Widerstand ist eine Stromsenke) - und der Strom fließt durch die steuernde Quelle. Natürlich können Sie es als Blackbox modellieren. Beachten Sie jedoch, dass es nur dann als lineare NIC funktioniert, wenn das negative Feedback das positive Feedback überschreibt.
Wissen Sie also, ob Sie eine Beispielanalyse eines Relaxationsoszillators durchführen könnten, indem Sie die NIC als spannungsgesteuerte Stromquelle betrachten? Es ist in Ordnung, wenn es ein wenig nichtlinear wird, solange es in der Blackbox bleibt.
Hast t you read the working principle description in Wikipedia? Or dondu es nicht verstanden?
Ich sehe keinen Abschnitt in Wikipedias Artikel über Relaxationsoszillatoren mit dem Titel "Beschreibung des Arbeitsprinzips", aber ich habe "Komparatorbasierter Relaxationsoszillator \ Allgemeines Konzept" und "Beispiel: Differentialgleichungsanalyse des komparatorbasierten Relaxationsoszillators" gelesen. Ich folge eigentlich nicht dem Beispiel, das sie geben; wenn du mir das erklären könntest, wäre ich dir aber sehr dankbar. Insbesondere habe ich Schwierigkeiten zu sehen, wie sie kommen A = v Ö u T , seit v Ö u T ist zeitabhängig.
Es ist nicht zu kompliziert. Beginnen Sie mit dem Kondensator "leer" (keine Ladung). Wir haben also kein negatives Feedback und der Ausgang ist am pos. (oder neg.) Schiene, pro Unfall. Diese hält solange die Spannung am pos. Eingang größer ist als die langsam ansteigende Spannung am Minuseingang (die Kappe lädt sich auf pos. Werte auf.) Sobald die Kappenspannung die Spannung am pos. Klemme springt der Ausgang schnell auf Neg. max. Spannung (Versorgungsschiene) und der ganze Vorgang beginnt von neuem - jetzt vom neg. Seite.
Okay, ich glaube ich habe es jetzt verstanden! Danke schön! Mein Fehler war das v Ö u T ist eigentlich eine Konstante (in den betrachteten Zeitintervallen). Eine Sache nervt mich aber noch: Ist die Masse im Bild eine physikalische Masse oder ist es nur ein Messpunkt für 0 V? In beide Erdungen fließt Strom. Wenn sie also nicht geerdet sind, gilt das aktuelle Kirchhoff-Gesetz nicht.
OH MEINE GÜTE schau, was ich gerade gefunden habe ! Ich denke, dass dies alles für mich klärt ... Ich habe nur immer an den Stromversorgungskreis als völlig getrennt vom Schwingkreis gedacht. Ich werde heute Abend einen Entspannungsoperator bauen und berichten, ob dies die Lücke in meinem Denken war.
Ich denke, dass der Relaxationsoszillator ein schlechtes Beispiel ist - der "Operationsverstärker" ist eigentlich überhaupt kein Operationsverstärker; Es ist wirklich wichtig, dass es ein Komparator ist. Sonst kann man das nicht einfach vermuten v Ö u T springt direkt an v D D . Ich habe jedoch einen 411-Operationsverstärker verwendet, um dies zum Testen zu bauen, und es hat gut funktioniert, daher fange ich an zu bezweifeln, dass eine NIC überhaupt in eine Blackbox umgewandelt werden kann, und ich bin verwirrt über Operationsverstärkerregeln. . . Glauben Sie also, dass eine NIC auch in einer Box mit vier Anschlüssen in eine Blackbox eingebaut werden kann? Übrigens danke für deine Geduld mit mir bisher.
Die Einheit namens "opamp" ist ein Operationsverstärker - unabhängig von seiner speziellen Anwendung. Dieses Gerät kann linear (Verstärkung) oder mit positiver Rückkopplung als Komparator (mit Hysterese!) betrieben werden.
Wie kann ich sagen, was es tut? Ich habe diese Frage gelesen , kann aber am Oszillator keine Eingangsspannung finden, daher kann ich Nidhins Antwort nicht genau verwenden. Ich habe versucht, den Ausgang des Operationsverstärkers als zu belassen A ( v + − v − ) und das Limit nehmen A → ∞ Als ich fertig war, bekam ich die gleiche Antwort wie damals, als ich annahm, dass negatives Feedback dominierte (die falsche Antwort). Unter der Annahme, dass eine negative Rückkopplung in der NIC korrekt ist und der Oszillator nahezu gleich ist. . .
Lassen Sie sich nicht verwirren - die verknüpfte Frage hat nichts mit Ihrem Problem zu tun (es betrifft nur den LINEAR-Betrieb). Der Relaxationsoszillator arbeitet jedoch stark nichtlinear - nur zwischen den Ausgangsextremen!. Der Operationsverstärker fungiert als Schalter zwischen +Vs und -Vs.
Wie kann ich sagen, wann es linear und nichtlinear ist? zum Beispiel im Fall des NIC (linear) gegenüber dem Fall des Oszillators (nichtlinear)?
Also, wenn Sie immer noch zuhören: Ich habe an dem R-Oszillator-Problem gearbeitet und denke, dass es nur oszilliert, wenn der Kondensator mit einem VNIC verbunden ist. Selbst wenn man anfänglich von einem linearen Verhalten des Operationsverstärkers ausgeht, stellt man außerdem fest, dass er schließlich eine Hysterese erfährt. Ich bin im Moment abgelenkt und versuche herauszufinden, was passiert, wenn man den Kondensator durch einen Kondensator und eine Induktivität ersetzt, aber wenn Ihnen dies irgendwelche Ideen gibt, denke ich, dass es sich um eine Leitung handelt. . .

Ich bin mir ziemlich sicher, dass dies nicht als Single-Port-Element angesehen werden kann, es sei denn v 1 geerdet (oder zumindest fixiert) ist. Wenn v 1 geerdet ist, dann kann dies durchaus als Eintor angesehen werden, bei dem Strom und Spannung am Eingang über die Gleichung zusammenhängen v 0 = − ich 0 R , solange der Operationsverstärker in seinem linearen Bereich arbeitet. Dies geschieht solange

2 | v 0 | ≤ | v C C | ,
Wo v C C ist die Versorgungsspannung des Operationsverstärkers, angenommen symmetrisch.

Ich denke, dass sich die NIC ähnlich verhalten wird, wenn v 1 nicht geerdet ist oder die Versorgungsspannung des Operationsverstärkers nicht symmetrisch ist, ändert sich zumindest die Bedingung für einen linearen Betrieb.

Dass Strom aus beiden Terminals der NIC fließt, ist vollkommen in Ordnung; Es wird von den Versorgungsschienen des Operationsverstärkers bezogen. Wenn Sie nur auf den Eingangsanschluss der NIC schauen, werden Sie den Effekt nicht einmal bemerken (dh Sie können ihn nicht einfach irgendwo in einer Schaltung platzieren und erwarten, dass die Kirchoffschen Gesetze gelten).

Der Grund, warum die Analyse mit dem Relaxationsoszillator nicht funktionieren würde, liegt darin, dass die oben angezeigte NIC eine INIC ist, während ein Relaxationsoszillator an eine VNIC angeschlossen ist. Diese beiden Schaltungen verhalten sich in ihren linearen Bereichen gleich, aber wenn ihre Operationsverstärker gesättigt sind, verhalten sie sich sehr unterschiedlich. Insbesondere kann der VNIC eine Hysterese-Sache ausführen, die den Operationsverstärker vollständig außerhalb seines linearen Bereichs hält und Transienten vernachlässigt, was den Relaxationsoszillator zum Schwingen bringt. Der INIC kann die korrekte Form der Hysterese nicht unterstützen und wird daher nicht oszillieren (im Relaxationsoszillator-Setup).

Aus diesem Wikipedia-Eintrag:

Ein "lokal aktiver Widerstand" ist ein Gerät, das einen negativen Widerstand hat und aktiv ist und die Energie liefert, um den oszillierenden Strom zu erzeugen.

Der Operationsverstärker treibt Strom in und aus seinem Ausgangspin, um seine Klemmenspannung auszugleichen. Dieser Strom fließt in seinen Stromschienen. Es ist also kein Dual-Port-Element, sondern ein Vier-Port-Element, wobei die anderen Anschlüsse an die Stromversorgung gehen.

Wissen Sie, ob Sie beispielsweise eine Analyse eines Entspannungsoszillators für mich durchführen könnten? Wenn dieses Ding an einen größeren Stromkreis angeschlossen wird, verliere ich die Fähigkeit, darüber nachzudenken, was passiert.
Ich bin viel zu faul für irgendwelche Analysen! Ich mache Sie auf crossgroup.caltech.edu/chaos_new/Chua_docs/works.html aufmerksam, wo steht, dass Sie dieses Unterelement einfach als Widerstand mit dem Wert -R behandeln und entsprechend ersetzen sollten.
☺ Danke, aber es scheint mir, dass sie falsch liegen. Die Behandlung als einfacher negativer Widerstand im Relaxationsoszillator führt meiner Meinung nach zu dem Schluss, dass die Spannung am Kondensator exponentiell ins Unendliche ansteigt. Offensichtlich wird dies durch die maximale Ausgangsspannung des Operationsverstärkers in unserem nicht idealen negativen Widerstand verkürzt, aber der Punkt ist, dass dieses Ding nicht einfach wie ein negativer Widerstand behandelt werden kann.
Wie kann ich einen auf einem Operationsverstärker basierenden Wandler mit negativer Impedanz in einer Schaltung analysieren?
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