¿Voltaje igual, pero sin cortocircuito?

Para la pregunta en el primer párrafo

Una aclaración a mi declaración anterior. Tienes que tener cuidado al explicar las cosas. Si asume que "dos nodos se mantienen siempre al mismo voltaje por alguna fuerza desconocida", entonces el problema es simple: no, no tendrá ningún efecto, porque, como usted dijo, los dos nodos son mantenidos siempre al mismo voltaje, sin importar qué, deben ser independientes entre sí para que este sea el caso.

Sin embargo, solo porque dos nodos tengan el mismo voltaje, no significa que un cable no tendrá ningún efecto. En un circuito donde dos nodos son dependientes el uno del otro, entonces el solo hecho de ponerlos en cortocircuito puede o no tener ningún efecto. ¿Por qué? porque el cable puede cambiar la función de transferencia del circuito y, por lo tanto, la relación entre los dos nodos dependientes. Este es ciertamente el caso en los circuitos de amplificador operacional donde tiene comentarios.

En lo que respecta al segundo párrafo

Los terminales del amplificador operacional no están cortocircuitados internamente (puede acortarlos externamente, pero no es particularmente útil hacerlo). El voltaje no siempre es el mismo en cada terminal; por ejemplo, puede conectar uno a uno del riel de suministro y el otro al otro riel de suministro. Sin embargo, el efecto de tenerlos no iguales es que su salida de amplificador operacional se ajusta a uno u otro de los rieles de suministro. Esto se debe a que los amplificadores operacionales generalmente tienen ganancias muy altas: una pequeña diferencia en el voltaje de entrada da como resultado una gran diferencia en el voltaje de salida.

Creo que son conceptos confusos. Hay un enfoque con amplificadores operacionales de realimentación negativa en el que la salida se retroalimenta al terminal de entrada negativa. Cualquier cambio realizado en el terminal de entrada dará como resultado que el valor de salida intente cambiar, pero debido a que tiene retroalimentación, la salida afecta a la entrada que está diseñada típicamente para que la diferencia de entrada vuelva a cero, punto en el cual la salida se estabiliza en su nuevo valor.

La solución estable no saturada para un circuito de amplificador operacional satisface la igualdad de voltaje en todas las entradas, pero también satisface otros requisitos como la corriente de casi cero en las entradas.

Si agrega un cable, reemplaza la restricción por una mucho más débil: las corrientes en ambas entradas son iguales y opuestas. Esto aumenta enormemente el conjunto de posibles soluciones.

En particular, su suposición de que la corriente a través del cable es cero es errónea. Por la ley de Ohm,

$$ V = IR $$

Desea dividir ambos lados por \ $ R \ $, dejando $$ I = V \ frac {1} {R} = 0 \ frac {1} {R} = 0 $$

Sin embargo, esta ecuación NO es válida. Derivar \ $ I = \ frac {V} {R} \ $ de \ $ V = IR \ $ solo se permite cuando \ $ R \ neq 0 \ $. Para un cable, su derivación causa división por cero.

En última instancia, la ley de Ohm se cumple con cualquier valor arbitrario de \ $ I \ $.

El hecho de que los nodos estén a la misma tensión no significa que puedan cortocircuitarse sin ningún efecto negativo. Considera este circuito:

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

Ahora, suponiendo que la opamp es ideal, el voltaje en los nodos A y B debería ser el mismo (igual a 1 V).

La corriente no es así. La corriente que fluye a través de R2 es mucho más baja que la corriente que fluye a través de R1.

Si sacas el opamp y solo conectas los nodos A y B juntos, el voltaje bajará (aproximadamente 9.9mV).

Si dejas el opamp y solo acortas el A y el B, el cortocircuito en ambas entradas del opamp lo hará salir de 0 V y, dado que tiene una baja impedancia de salida, el voltaje en A y B se volverá cero.

En un circuito de amplificador operacional, una red de retroalimentación mantiene las dos entradas en (casi casi) el mismo voltaje. Por lo general, la red de realimentación alrededor de un amplificador operacional asume dos ecuaciones KCL independientes, donde la corriente de entrada dibujada por el amplificador operacional es insignificante (en el orden de 1nA). Pero cada nodo tiene su propio KCL independiente en este diseño.

Al principio, fluiría muy poca corriente (porque la red de realimentación hace que las dos entradas casi coincidan). Pero aunque al principio fluiría muy poca corriente, el cortocircuito de las entradas interferiría con el funcionamiento correcto de la red de realimentación y el circuito se volvería inestable. No habría manera de que el amplificador operacional determine correctamente el voltaje de salida correcto para continuar haciendo coincidir las dos entradas. Por lo tanto, es probable que la salida se sature en el riel de suministro positivo o negativo.

Acerca del modelo de amplificador operacional ideal: a medida que la ganancia en bucle abierto se acerca al infinito, la diferencia entre las dos entradas se acerca a cero. Pero todavía debe haber alguna diferencia entre las entradas, de lo contrario, ¿cómo puede el amplificador operacional determinar su voltaje de salida? La idea de un amplificador operacional ideal es solo una heurística para facilitar un poco el análisis del circuito, observando solo las redes de realimentación y sin preocuparse por los circuitos dentro del amplificador operacional. Pero es solo una heurística para el análisis, no es algo que pueda existir.

Con respecto al cortocircuito de dos nodos del mismo voltaje: Supongamos que puede administrar dos nodos a la misma tensión, aún si los acortó, hay muchos efectos que debe enfrentar:

• Su función de transferencia puede cambiar.
• Sus impedancias equivalentes de esos dos nodos cambiarán.
• la retroalimentación de tus circuitos se efectuará
• la corriente encuentra una nueva ruta para fluir, por lo que la tensión de operación puede cambiar.

Ahora, con respecto a su amplificador operacional, si acortó A & B, también hay algunas consecuencias. Me gusta:

• Idealmente, la corriente de entrada del amplificador operacional es cero, por lo que no habrá flujo de corriente a través de la resistencia R2. Pero ahora se encuentra un nuevo camino y la corriente fluirá.
• el Op-amp real no tiene el mismo voltaje en el nodo A y amp; B, siempre hay una pequeña diferencia (tal vez en el rango de milivoltios) pero cuando los cortas, das el mismo voltaje en esos nodos. Así que la salida del amplificador operacional puede oscilar.