Búfer de voltaje con Op-Amp ideal (retroalimentación positiva) - Inestabilidad

  

Sé que los circuitos que emplean retroalimentación negativa son estables

Cualquier sistema de retroalimentación es potencialmente inestable. Lo que podría parecer una retroalimentación negativa a bajas frecuencias puede convertirse fácilmente en una retroalimentación positiva a frecuencias más altas.

  

mientras que los que emplean comentarios positivos no son estables.

También, incorrecto. Un comparotor que usa histéresis puede considerarse estable cuando se ha excedido uno u otro umbral.

  

¿Cómo puedo probar que un búfer de voltaje (amplificador operacional ideal) que usa   ¿La retroalimentación positiva no es estable?

Puede obtener una condición estable para un amplificador operacional con retroalimentación positiva pero, si introduce la menor cantidad de ruido como una influencia, el circuito se convierte en un amplificador de ruido masivo. Si luego modelas el voltaje de compensación y las corrientes de polarización de entrada y cómo cambian con la temperatura, obtienes un circuito impredecible.

Su premisa es incorrecta con los amplificadores operacionales reales, como se ha señalado.

Para analizar las situaciones, comience con la condición equilibrada e introduzca una pequeña perturbación en la entrada. Si el cambio de salida resultante es opuesto al creado por el error de entrada, tiene la posibilidad de estabilidad, pero si aumenta el error, la salida cambiará en la misma dirección, lo que provocará más errores de entrada y así sucesivamente.

Las dos situaciones son un poco como una bola que se sienta en el fondo de un valle frente a la cima de una colina. En cualquier caso, la matemática funciona, pero el menor empujón en el segundo caso hace que la bola ruede por uno u otro lado. Los circuitos reales (a diferencia de los ideales o los simulados de manera cruda) tienen tales nudges incorporados en forma de voltajes de compensación, ruido, deriva, etc.

El problema es que, si bien es posible que haya encontrado una solución a esa única ecuación, no es una prueba de que este punto sea estable.

Puedes transformar un poco la ecuación para que se vea más familiar y comprensible.

$$ v_u = \ frac {A} {A-1} v_i = v_i $$

La ecuación es correcta. Para la ganancia infinita y el OP en el comportamiento lineal solo hay una solución válida. La tensión de salida es algo más que la tensión de entrada. Pero esa solución no proporciona información sobre las cosas que suceden, si hay pequeñas influencias externas como una EMI, como un pequeño desplazamiento inicial de v_u y así sucesivamente. Si pones una canica en la cima de una colina, puedes encontrar una solución matemática válida para todas las fuerzas que se igualan, pero no es una prueba de que la canica pueda permanecer allí.

Para hacer las cosas más complicadas: su primera ecuación relacionada con el feedback negativo tampoco es una prueba de estabilidad. Proporciona una solución, nada más.

El problema es que está asumiendo que esta fórmula es estable.

$$ v_u = A \, v_ {in} $$

No lo es. Habrá un ligero lapso de tiempo entre la entrada y la salida y el efecto será que la salida aumentará hasta la entrada, lo que provocará un aumento adicional en la salida, lo que aumentará el diferencial de entrada, etc., hasta que llegue a uno. de los carriles de suministro. Puede parecer que funciona en una simulación deficiente con amplificadores ideales, pero si introduce un poco de ruido en una de las entradas, verá el efecto.

La belleza de la retroalimentación negativa es que corrige el error. La retroalimentación positiva generalmente la exacerba.