Idealer OP-AMP - warum ist die Ausgangsspannung nicht Null?

Hier ist, was ich über den idealen Operationsverstärker weiß.

  • Die Spannungsverstärkung im offenen Regelkreis ist unendlich
  • Die Ausgangsspannung ist wie folgt gegeben v Ö = A ( v + − v − )
  • Nur mit einer negativen Rückkopplungsschleife ist v + = v −

Meine Frage bezieht sich auf die negative Rückkopplungsschleife, wie unten gezeigt:Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Meine Abfragen lauten wie folgt:

  1. Deutlich, v Ö = A ( v + − v − ) sollte noch gelten und da v + = v − , sollte nicht die Ausgangsspannung v Ö = 0 stets?
  2. Seit v Ö = A ( v + − v − ) immer noch gelten sollte, ist A immer noch die Open-Loop-Spannungsverstärkung, die für einen idealen Operationsverstärker unendlich ist. Wäre die Ausgangsspannung also immer unendlich?
Google-Offsets in Opamps
v- wird tatsächlich etwas niedriger als v+ sein. Wie viel niedriger es ist, hängt tatsächlich von der Umkehrung der Verstärkung des Operationsverstärkers ab. Wenn die Verstärkung gegen unendlich geht, geht die Differenz auf Null.
A ist die Open-Loop-Verstärkung und es ist unendlich, wie Sie sagten, und l ich M X → ∞ X × 0 kann nichts sein

Antworten (3)

Bei der Analyse einer Operationsverstärkerschaltung gehen wir nicht a priori davon aus , dass die differentielle Eingangsspannung 0 ist.

Wir gehen davon aus, dass die Verstärkung des Verstärkers sehr groß ist und die Eingangsimpedanzen sehr groß sind.

Wenn wir dann eine negative Rückkopplungsschaltung einrichten, stellen wir fest, dass die differentielle Eingangsspannung an der Grenze, wenn die Verstärkung des Operationsverstärkers auf unendlich geht, auf Null geht.

Die differentielle Eingangsspannung würde nicht auf Null gehen, wenn die Ausgangsspannung immer Null wäre. (Und natürlich ist in einem echten Operationsverstärker die Verstärkung nicht wirklich unendlich und daher ist die Eingangsspannung nicht wirklich Null)

Hauptpunkt: Die Eingangsspannung geht auf Null, weil die Verstärkung sehr hoch ist und die Ausgangsspannung auf einen Wert ungleich Null geht, nicht umgekehrt.

Ah. Das macht viel mehr Sinn. Eine Sache noch. Warum geht die differentielle Eingangsspannung nur dann auf Null, wenn wir eine negative Rückkopplungsschaltung haben? Ich verstehe, warum das stimmt, aber warum nicht nur für Open-Loop-Operationsverstärker, da die Verstärkung dort immer noch unendlich ist.
Bei offener Schleife wäre der Ausgang nur die Verstärkung mal der Eingangsspannung (begrenzt durch die Versorgungsspannung). Bei einer geschlossenen Gegenkopplungsschleife treibt eine Abweichung des Eingangs von Null den Ausgang so an, dass sie den Eingang wieder in Richtung Null treibt.
Ah. Ich glaube, ich habe es jetzt verstanden. Eine letzte Sache, also wäre bei einer Operationsverstärkerschaltung mit offener Schleife die Ausgangsspannung extrem hoch und würde sie auf die Versorgungsspannungen treiben? Die Hinzufügung der Rückkopplung steuert dies hierfür. Wäre das richtig?
@Alfro, ja, das ist grundsätzlich richtig.
Hmm. Ich bin gerade auf eine Eingangsoffsetspannung gestoßen, die als Gleichspannung definiert ist, die an den Eingang angelegt werden muss, um den Ausgang auf Null zu zwingen. Das ergibt für mich keinen Sinn. Warum sollten wir die Ausgabe auf Null zwingen wollen? Geht es um den Open-Loop-Fall?
EDIT: Ich glaube, ich habe es verstanden. Der Zweck der Eingangsoffsetspannung besteht darin, Differenzen im Differenzeingang eines Operationsverstärkers mit endlicher Verstärkung zu bekämpfen. Wenn der Eingang nicht Null wäre, wäre der Ausgang sehr hoch/niedrig. Wenn der Operationsverstärker eine unendliche Verstärkung hat und die Eingangsspannungen unterschiedlich sind, erreicht der Ausgang mit Sicherheit die maximale Versorgung.
@AlfroJang80, wenn wir normalerweise "Eingangsoffsetspannung" sagen, sprechen wir von einer Situation in einem echten Operationsverstärker (kein idealer Operationsverstärker), in der das Gerät so verhält, als ob die Eingangsspannung um einige uV oder mV unterschiedlich wäre was wir auf die Pins des physischen Chips anwenden.
Das macht viel mehr Sinn. Eine letzte Sache, die ich verspreche. Was würde passieren, wenn wir einen Operationsverstärker mit endlicher Verstärkung und negativer Rückkopplung sagen 10 ^ 5 oder 10 ^ 6 und wir eine Eingangs-Offset-Spannung anlegen, so dass unser Differenzeingang Null ist. Würde uns jetzt vo = 10^6(0) jetzt nicht Null geben, da wir keinen unendlichen Gewinn mehr haben, um uns eine bestimmte Ausgabe zu geben? Würde das nicht bedeuten, dass eine negative Rückkopplung mit Operationsverstärkern mit endlicher Verstärkung und Null-Differentialeingang uns eine Null-Ausgangsspannung gibt?
Natürlich können Sie eine bestimmte Eingabe finden, die eine Ausgabe von 0 erzeugt. Das bedeutet nicht, dass der Ausgang für jeden Eingang 0 ist. Wenn Sie wirklich sehen möchten, was mit endlicher Verstärkung passiert, können Sie einfach die Schaltungsanalyse durchführen und sehen, was passiert.
Das ist großartig. Ich gehe davon aus, dass alles auch von der umgebenden Schaltung abhängt. Wie auch immer. Ich denke es ist jetzt verstanden. Vielen Dank für Ihre Zeit.

Null mal Unendlich ist unbestimmt. Es kann null oder unendlich oder etwas dazwischen sein.

Sie sollten die Ausgangsspannung für eine große Open-Loop-Verstärkung berechnen und sich ansehen, was mit der Ausgangsspannung passiert, wenn sich die Verstärkung der Unendlichkeit nähert.

Sie sollten feststellen, dass es sich -Vin*R2/R1 nähert

Und Sie sollten feststellen, dass sich die Differenzeingangsspannung am Operationsverstärker Null nähert, aber für jeden (endlichen) Verstärkungswert, egal wie groß, ein kleiner, aber ungleich Nullwert für die Differenzeingangsspannung ist.

  • Die Spannungsverstärkung im offenen Regelkreis ist unendlich
  • Die Ausgangsspannung ist wie folgt gegeben v Ö = A ( v + − v − )

Dann muss A unendlich sein und für eine endliche Ausgangsspannung müssen die beiden Eingänge gleich sein, dh unendlich x Null ist endlich.

Idealer OP-AMP - warum ist die Ausgangsspannung nicht Null?
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