Frage zur Ausgabe von negativem Feedback

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Was ist der Wert von Vout, wenn wir in diesem Fall den Wert von Vin kennen?

Es ist ein Pufferverstärker, aber er hat zwei zusätzliche Widerstände, also denke ich, dass die Verstärkung kleiner als 1 ist, aber wie klein?

(Vin-V3)/R1=0 <=> Vin-V3=0 => Vin=V2=V3

(Vout-V2)/R2=0 <=> Vout-V2=0 => Vout=Vin=V2=V3

Klingt nach Hausaufgabe: Was hast du bisher herausgefunden?
Sieht für mich aus wie ein Einheitsverstärkungspuffer, also Vout = Vin
Es gibt bessere Möglichkeiten, diese Schaltung zu erklären, aber da Sie eine Antwort bereits und nach nur 16 Minuten akzeptiert haben, ist dies die Mühe nicht wert.

Antworten (2)

Für einen idealen Operationsverstärker gilt die folgende Analyse. Für eine praktische Antwort müssen Sie Ihre Schaltung mit etwas wie LTSpice simulieren.

(Input - V3) / R1 = 0, (Operationsverstärker haben eine unendliche Eingangsimpedanz)

(Output - V2) / R2 = 0, (Operationsverstärker haben eine unendliche Eingangsimpedanz)

V2 = V3(Operationsverstärker arbeiten, um eine Nullpotentialdifferenz zwischen ihren Eingängen aufrechtzuerhalten, wenn sie für negative Rückkopplung in diesem Schaltkreis konfiguriert sind)

Ich habe die wichtigen Aspekte eines Operationsverstärkers zur Lösung dieses Problems erläutert. Ich lasse die Ersetzung und das Ergebnis für Sie zu finden.

Bingo. Beachten Sie, dass dies nicht der Fall wäre, wenn R1 != R2.
Das ist gut zu wissen! Aber was ändert sich, wenn R1 != R2 ?
... Sehen Sie sich die Gleichungen an, die ich geschrieben habe. Ich habe sie speziell in Bezug auf R1 und R2 belassen, damit ich diese Frage nicht beantworten muss.
Unter der Annahme R1>0 und R2>0 ist das Ergebnis für alle Werte von R1 und R2 dasselbe, denn: (Vin-V3)/R1=0 <=> Vin-V3=0 (R1 ändert nichts). Dasselbe gilt für die zweite Beziehung ...
Uh, du hast recht. Ich kann gerade nicht klar denken.
Der Sinn dieses Problems besteht darin, herauszufinden, ob es negative Rückkopplungen gibt. In diesem Fall verhält sich das Ding wie ein Puffer. Die Aussage V2 = V3 ist nicht immer wahr, selbst für ideale Operationsverstärker.
Nein, Operationsverstärker arbeiten NICHT daran, eine Potentialdifferenz von 0 zwischen ihren Eingängen aufrechtzuerhalten . Alles, was sie tun, ist, die Differenz zwischen den beiden Eingängen mit einem großen Wert zu multiplizieren, um diesen auf den Ausgang zu legen. In einigen Schaltungen kann Feedback für das von Ihnen angegebene Ergebnis verwendet werden, aber das Erhalten dieses Verhaltens ist dem Operationsverstärker selbst nicht eigen. Es gibt viele Operationsverstärkerschaltungen, bei denen Ihre Aussage nicht zutrifft.
Über die negative Rückkopplungssache, das ist die Hypothese, die zu der Null-Volt-Differenz zwischen in+ und in- führt, gibt es einen netten Satz namens "Pellegrini-Satz", der weltweit nicht bekannt ist und eine Möglichkeit bietet, die Reaktion in jeder Schaltung zu analysieren.
@OlinLathrop Dies ist eine ziemlich übliche Methode, um Operationsverstärker mit der Anforderung zu unterrichten, dass sie sich in einer Konfiguration mit negativer Rückkopplung befinden.
@Kortuk: Es gibt viele schlechte Möglichkeiten, Elektronik zu unterrichten, und einige davon sind üblich. Das Problem ist, dass zu viele einfach der "Regel" folgen, nicht darüber nachdenken, was die Schaltung wirklich tut, und alle Einschränkungen vergessen, die zusammen mit der Regel erwähnt wurden, um sie gültig zu machen. Ich habe oft gesehen, wie Leute das falsch gemacht haben.
@OlinLathrop Ohh, ich stimme zu, dass die Bedingung vorhanden sein sollte, aber mit weniger Arbeit als dem Schreiben eines Kommentars können Sie ihn einfach bearbeiten! Korrigieren Sie den Beitrag und geben Sie einen Kommentar ein: "Ich habe dies geändert, weil viele Leute es vergessen". Ich stimme zu, dass es idealer ist, zu lehren, wie diese Bedingungen erzeugt werden, aber ich dachte, ich könnte die Bearbeitungsmethode vorschlagen, da Sie unser aktivster Benutzer sind, der eine viel direktere Verbesserung der Site bewirken wird.
@OlinLathrop Zu einem eigentlichen inhaltsbezogenen Hinweis, vielen Dank für den Hinweis auf mein Missverständnis. Der Rest hätte wahrscheinlich ungesagt bleiben können.

Mit dem idealen Opamp gehen wir davon aus:

  • unendlicher Gewinn
  • unendliche Eingangsimpedanz
  • Null-Offset-Spannung

Was auch immer wir in den positiven (oder negativen) Eingang eingeben, wird mit unendlichem Gewinn multipliziert. Wenn wir den Operationsverstärker offen lassen, trifft der Ausgang nur auf eine der Schienen (positiv oder negativ, abhängig von der Polarität des Eingangssignals).

Wenn wir jedoch einen Teil des Ausgangs an den invertierenden Eingang zurückführen, können wir damit die Verstärkung steuern (und negatives Feedback hat auch einige andere nützliche Effekte).

Bei Ihrem Beispiel und einem idealen Operationsverstärker spielt es keine Rolle, welchen Wert die Widerstände haben oder ob sie gleich sind. Da durch beide kein Strom fließt, ist das Ergebnis immer gleich (eine Verstärkung von 1).

Bei einem echten Operationsverstärker haben Sie einen Eingangsvorspannungsstrom (wir ignorieren die unzähligen anderen nicht idealen Parameter und konzentrieren uns nur auf diesen), daher ist es eine gute Idee, die Impedanz anzupassen, die beide Eingänge sehen (es sei denn, es gibt bereits eine interne Kompensation, die einige Operationsverstärker haben - in einigen Fällen kann die Anpassung der Impedanzen die Situation verschlimmern, da die Eingangsvorspannungen ungleich sind)

Nehmen wir für das Beispiel in Ihrer Frage an, wir haben eine Eingangsimpedanz von 1 MΩ (ein sehr niedriger Wert, aber einige Operationsverstärker können sehr niedrige Eingangsimpedanzen haben, überprüfen Sie unbedingt das Datenblatt), wir verwenden 10 kΩ für den Eingangswiderstand, aber nein Widerstand in der Rückkopplungsschleife. Wir wählen eine Eingangsspannung von 1V.

Wir erhalten nun einen Eingangsstrom von 1V / 1MΩ = 1uA.

Wir haben also jetzt einen Spannungsabfall über dem Eingangswiderstand von 1uA * 10kΩ = 10mV, der am Ausgang (der 990mV betragen wird) statt 1V anliegt

Wenn wir dies verhindern wollen, müssen wir den Spannungsabfall in der Rückkopplungsschleife anpassen, um den durch die Eingangsruheströme verursachten Offset aufzuheben. Wir verwenden also 10 kΩ für den Rückkopplungswiderstand, er fällt auch um 10 mV ab, sodass der Ausgang jetzt wieder 1 V beträgt.

Hier ist ein Beispiel für die Anpassung der parallelen Kombination der Rückkopplungswiderstände, wenn Sie eine gewisse Verstärkung haben:

Opamp-Bias-Stromkompensation

Dieser App-Hinweis von Analog Devices ist es wert, für eine eingehendere Diskussion gelesen zu werden.

+1 zur Erklärung, warum R2 = R1 bei Vorliegen von Eingangsvorspannungsströmen wichtig ist. @Cristi: Lies diesen Teil sorgfältig durch!
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