Calcular el voltaje de salida del amplificador operacional

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Estoy tratando de calcular el voltaje de salida del circuito. Sé que este es un seguidor de voltaje, pero estoy tratando de entender cómo funciona.

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

La primera "regla de oro" implica que

$$ V_a = V_b = V_ {en} $$

Ahora, el opamp tiene que configurar el voltaje de salida para satisfacer la condición anterior, pero ¿cómo lo calculo?

Puedo usar la segunda "regla de oro" y asumir que no fluye corriente hacia la entrada inversora, por lo tanto, no hay una caída de voltaje en R1 y Va es igual a Vin. Pero la corriente fluye de entrada a salida a través de R1 + R2, por lo que habrá una caída de voltaje en las resistencias.

    
pregunta v.m.

3 respuestas

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Como dijiste, $$ V_a = V_b = V_ {in} $$ Como \ $ V_ {en} = V_a \ $, no hay corriente a través de \ $ R_1 \ $. Como no hay flujo de corriente hacia / desde el terminal negativo, concluimos que tampoco hay corriente a través de \ $ R_2 \ $. Entonces, si no hay corriente a través de \ $ R_2 \ $, el voltaje en ambos lados es igual, y es \ $ V_a \ $ que es \ $ V_ {in} \ $. Entonces \ $ V_ {out} = V_ {in} \ $ como se esperaba. No hay corrientes a través de resistencias.

    
respondido por el Eugene Sh.
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El circuito mostrado es un amplificador de ganancia unitaria, y uno podría preguntarse si es solo un ejercicio "académico" o si este circuito tiene alguna relevancia práctica.

La respuesta es: Sí: el circuito tiene algunas ventajas en comparación con el seguidor de voltaje clásico. A diferencia del seguidor clásico, este circuito tiene un factor de realimentación por debajo de la unidad [R1 / (R1 + R2)] que produce una ganancia de bucle más baja con un margen de estabilidad mayor. Esto permite una respuesta escalonada con un rebasamiento más pequeño (o incluso sin él). Incluso se pueden emplear opamps que no son compensados por ganancia de unidad. Debido a que todo en la electrónica es un compromiso, también tenemos un tipo de inconveniente: el ancho de banda es menor porque la frecuencia de cruce de ganancia de bucle (cruce de 0 dB) se reduce de manera correspondiente.

EDITAR: El cálculo paso a paso es posible mediante la superposición en la salida:

  • Inversión de parte: Vout, 1 = Vin (-R2 / R1)

  • No inv. Parte: Vout, 2 = Vin (1 + R2 / R1)

  • Juntos: Vout / Vin = (1 + R2 / R1) -R2 / R1 = 1.

respondido por el LvW
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Aquí hay una explicación intuitiva de este exótico seguidor de voltaje ...

El voltaje en la entrada inversora sigue al voltaje en la entrada no inversora, ya que el amplificador operacional, que obedece a las reglas de oro de H & H, intenta mantener una diferencia de voltaje cero entre sus entradas. Para hacerlo, la tensión de salida del amplificador operacional sigue la tensión en la entrada inversora. Como resultado, no hay corriente que fluya a través de la red R1-R2 ... y los tres nodos del circuito tienen el mismo voltaje en relación a tierra ... son equipotenciales ... se "mueven" juntos con la misma velocidad ...

El circuito no carga la fuente de entrada y tiene una resistencia de entrada extremadamente alta ya que la fuente de entrada ve la resistencia virtualmente aumentada de R1 (estrictamente hablando, R1 + R2). Este fenómeno se conoce como "bootstrapping".

Surge una pregunta: "¿Cuál es el punto de este circuito, ya que hay un circuito más simple (sin resistencias) de un seguidor de voltaje?"

Podemos encontrar la respuesta si desconectamos la entrada no inversora de la fuente de entrada y la conectamos a tierra. El circuito actuará como un amplificador inversor con una ganancia de -1 (un inversor). Podemos conmutar la entrada no inversora incluso de una manera más simple conectando una resistencia entre la fuente de entrada y la entrada no inversora y simplemente conectando a tierra la entrada no inversora.

Por lo tanto, el circuito puede actuar como seguidor (entrada sin inversión sin conexión a tierra) o como inversor (entrada sin inversión con conexión a tierra). Puede ver una posible aplicación de esta solución de circuito en otra pregunta: Detector de pico de alta velocidad de precisión .

    
respondido por el Circuit fantasist

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