¿El propósito de los divisores de voltaje en la retroalimentación del amplificador operacional?

Hay un par de cosas que deben irse al ver cómo funcionan los opamps con comentarios negativos.

1. Impedancia de entrada muy alta, por lo que esencialmente no hay flujo de corriente en los terminales.
2. El opamp hará todo lo que pueda para garantizar que los terminales de inversión y de no inversión estén en el mismo voltaje. (V + - V- = 0)

Considera lo siguiente.

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

Esto no tiene ningún comentario. Tenemos 1 V en el terminal no inversor y el terminal inversor está conectado a tierra. El opamp hará todo lo posible para asegurarse de que los terminales tengan el mismo potencial. Así que el opamp aumentará su voltaje con la esperanza de que el terminal negativo se equilibre, de modo que la diferencia entre los dos terminales sea cero. Pero, debido a que no hay retroalimentación, los "esfuerzos" de opamp son en vano y la salida aumenta hasta que se llega al límite de opamp. Está intentando, pero nada de lo que haga puede hacer que los voltajes del terminal sean iguales.

^{simular este circuito}

En este caso, el opamp tiene retroalimentación. Entonces, a medida que cambia la tensión de salida, la tensión en el terminal negativo cambia. Cuando se encuentra un equilibrio, el opamp mantiene ese voltaje. Si la entrada cambia, el opamp encontrará el nuevo balance. Todo porque quiere asegurarse de que la tensión en los terminales es de 0V. (V + - V- = 0)

Todo esto es genial, pero ¿y si quiero ganar? En este momento, la salida cambiará para que coincida con la entrada, y para un búfer, eso es genial, pero no es útil si tiene una señal de bajo voltaje que quiere aumentar a algo más legible.

Y aquí es donde entran en juego las resistencias de realimentación.

^{simular este circuito}

¿Recuerdas las reglas? Opamp hará todo lo posible para asegurarse de que los terminales de inversión y de no inversión sean los mismos.

Veamos que pasa ahora.

Tenemos una señal de 1V. Si el opamp genera 1V, entonces el voltaje que se observa en el terminal inversor es de solo 0.5V. Pero el opamp no es "feliz" en esto porque quiere que la diferencia sea 0. Así que aumenta el voltaje. Cuando el opamp aumenta la tensión a 2V, entonces el terminal inversor ve 1V. El opamp es feliz. Así que nos alimentamos con 1V, y obtuvimos 2V outs, esto es una ganancia de 2.

Por lo tanto, las resistencias de realimentación se utilizan para atenuar el voltaje en el terminal inversor de la salida para engañar al terminal de salida para producir un voltaje mayor.

Para responder a su pregunta en una sola frase: en esta configuración de circuito, las resistencias establecen la ganancia del circuito. (Vout = A x Vin). Donde A = -R2 / R1

Es tan simple como eso.

En los circuitos opamp, está intentando diseñar un sistema que, en última instancia, es insensible a la ganancia real de opamp. Esto se puede hacer si la ganancia operativa es muy alta ('infinita'). Con una ganancia suficientemente alta, entonces las características generales del sistema se pueden definir con componentes 'simples': resistencias y condensadores. Estos son relativamente precisos y, por lo tanto, se puede lograr un rendimiento exacto con sistemas operativos inexactos (alta ganancia desconocida), pero con componentes pasivos (resistencias, condensadores) precisos.

En su circuito, el objetivo no es una ganancia muy alta, sino una ganancia controlada precisa. El opamp de alta ganancia y la relación de resistencia precisa permiten que esto se logre fácilmente.