¿Cómo funciona el voltaje de salida de una oscilación de Op-Amp para mantener el terminal inversor a tierra virtual en este circuito?

regla del amplificador operacional de que A está a cero voltios

Este es tu error básico. Eso no es lo que hacen los opamps. Es malo pensar en opamps de esta manera. Desafortunadamente, vemos esta y otras "reglas" con demasiada frecuencia, que en realidad son simplemente algo complicado y descartado al tirar un montón de condiciones necesarias. Eso no hace que las condiciones desaparezcan, solo su comprensión de ellas. No caigas en las "reglas de oro". No hay sustituto para realmente entender lo que está sucediendo.

Los opamps toman la diferencia de voltaje entre sus entradas, la multiplican por un gran número, como 100,000 o más, y hacen que su salida esté dentro del voltaje y la capacidad de corriente de la salida. Cuando el resto del circuito gestiona el opamp de tal manera que su salida intenta estar dentro de su rango de salida activa, entonces, por necesidad, sus dos entradas estarán muy cerca del voltaje. Por ejemplo, cuando la salida del opamp está a 10 V pero podría subir más si quisiera, entonces las entradas son solo (10 V) / 100,000 = 100 µV diferentes con una ganancia de 100,000. 100 µV es lo suficientemente cerca para ser "igual" para muchos propósitos prácticos.

En el circuito que se muestra, la entrada positiva se mantiene a 0 V. Por lo tanto, cuando la salida operativa se encuentra dentro de su rango activo "lineal" (no está recortada a ningún extremo), la entrada negativa está muy cerca de 0 V .El hecho de que el opamp permanezca en la región lineal solo se debe a la retroalimentación alrededor del opamp.

Si obliga a que las dos entradas se separen, el opamp intentará cerrar su salida totalmente alta o baja completa.

Cuando mantienes su salida en un valor fijo cuando intentas conducir a un valor diferente, habrá una gran diferencia entre las dos entradas. Esta diferencia es de 910 mV en su ejemplo. Eso significa que el opamp intentará reducir su salida. Sin embargo, dado que se mantiene fijo a 0 V, no puede. Se hundirá tanta corriente como pueda. Lo que sucede entonces depende de qué tan bien esté protegido el opamp de la corriente de salida excesiva. Podría calentarse y explotar, o podría simplemente sentarse allí hundiendo la máxima corriente posible, pero sin poder cambiar su voltaje de salida.

Lo que sucede ahora es porque la entrada A es más positiva que la entrada B, la salida intenta bajar, pero no puede porque se ha conectado a tierra la salida.

Esto es de la hoja de datos de TL081.

Cuandolasdosentradasestánenelmismovoltaje,lafuentedecorrientedecoladelosFETsedivideenpartesiguales,equilibrandoelespejodecorrientequeconstadeldiodoyeltransistor.Cuandolosvoltajesdeentradasondiferentes,elespejodecorrientenoestáequilibradoygeneraráohundirálacorrienteenelintegradordeMillerqueimpulsalaetapadelpolotótemdesalida.EnelcasodequelaentradaAseamásalta,lacorrientedejaelespejodelacorrienteenelintegradorMillerqueloimpulsaaunnivelbajo,activandoeltransistordesalidainferior,queextraelacorrienteentreelterminaldesalidaylafuentedealimentación.

Cuandolasalidaestáconectadaatierra,suvoltajenocambia,mientrasqueeltransistorinferiorextrae10sdemAdelamisma.Estacorrienteestálimitadaanivelesnodestructivosporeldiseñodelop-ampTL081(nosemuestraenestediagramasimplificado).Lamayoríadelasotrasseñalesdeseñalespequeñastambiéntienencorrientesdecortocircuitodesalidaseguras.Esposiblequealgunasoperacionesdecorrientesuperiornotenganunacorrientedesalidadecortocircuitobiendefinidaysesobrecalientenymueranbajodichoabuso.

Siestabausandounalámparadepotencia,ylasalidaestabaconectadaatierraporunpequeñofusible,lasalidaintentaríabajar,extraerlacorrientesuficienteparafundirelfusibleyluegoiralabajatensiónquecausaríalaretroalimentaciónRedparapoderigualarsusvoltajesdeentrada.

Comoundetalledignodemencionarenesediagramadeoperaciones,¿observaqueenunaletrapequeñaenlasresistenciasdeespejoactualesdice"recortado internamente"? Estas resistencias se recortan con láser durante la prueba de fabricación para hacer que el espejo actual se equilibre cuando las entradas tienen el mismo voltaje, para obtener el voltaje de compensación de entrada lo más cerca posible a cero.

  

¿Cómo funciona el voltaje de salida de un oscilación de Op-Amp para mantener el terminal inversor en tierra virtual en este circuito?

No lo hace.

Debido a que conectó a tierra la salida del amplificador operacional, rompió el circuito de retroalimentación y el circuito ya no mantiene una conexión virtual a tierra en la entrada inversora.

La ganancia ya no se puede calcular a partir de la fórmula del amplificador op-amp inversor porque ya no es un amplificador op-amp invertido. De hecho, la ganancia es 0, porque la tensión de salida nunca cambia (\ $ \ Delta {} V_ {out} = 0 \ $) en respuesta a los cambios en la tensión de entrada.

  

Si rompe las reglas de entrada de CC diferencial cero, ya no puede ser una "tierra virtual con entrada de 0 diferencia y ya no es una salida lineal". Lo mismo se aplica a la CA, pero disminuye a medida que la ganancia reduce con el aumento de la frecuencia. La retroalimentación negativa proporciona este voltaje de entrada nulo lineal siempre que la salida esté en el rango lineal.

Recuerde que un amplificador operacional es un convertidor de diferencial a un extremo.

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  El término "campo virtual" es un tanto erróneo o fácilmente malentendido. Pero si entiende que la tierra es solo un voltaje de referencia local y esa referencia puede estar flotando sobre cualquier otra tierra aislada , entonces es precisa. Para los amplificadores operacionales (OA), preferimos el sesgo de entrada cerca del rango medio, otras veces cerca del suelo si está permitido y otras veces cerca de Vcc, si está permitido en la hoja de datos. (o, a menudo, solo Vin +/- = Vcc / 2)

Si piensa que solo significa que tiene 0V en cualquiera de las entradas, entonces es incorrecto.

  

¿Por qué digo aislado ?

Debido a que la impedancia de salida de un amplificador operacional (OA) a menudo es un millón de veces menor que la impedancia de entrada de cualquiera de las entradas (sin retroalimentación), decimos que la entrada está aislada de la salida hasta que agregue retroalimentación.

  

¿Qué significa realmente?

Conocemos la ganancia en bucle abierto > 1e6, por lo tanto, la única vez que tiene una operación lineal es cuando consideramos que el voltaje diferencial es efectivamente cero.

Es mejor considerarlo como una fuente de voltaje flotante con una impedancia diferencial de cero pero una impedancia de modo común muy alta.

El otro factor es que el rango de entrada en modo común no es siempre Vee a Vcc. Algunos otros aspectos de rendimiento se intercambian cuando un amplificador operacional se considera una entrada de riel a riel, mientras que otros lo hacen funcionar en el riel positivo total (Vcc) o en el riel negativo completo (Vee) que podría ser tierra o 0V.

No consideramos cada entrada como un terreno virtual porque no lo son. Consideramos solo la tensión diferencial y no la entrada de modo común como una tierra diferencial virtual. Por lo tanto, para la ganancia diferencial, debemos considerar las impedancias balanceadas en cada entrada para evitar errores de modo común (por ejemplo, (CMRR) y compensaciones de corriente de polarización de entrada.

El OA es una salida de alta ganancia de diferencial a un extremo. Ahora, en realidad, existe una conexión de modo común (CM) pero en DC se ve atenuada por la ganancia de bucle abierto de orden de magnitud del OA, que a menudo es > 1 millón o 1e6 o 120 dB. En las hojas de datos, esta relación de rechazo se denomina "Relación de rechazo de modo común" o CMRR. Esto significa que si cambia el voltaje de referencia de CC de entrada a Vin + y Vin- Y el voltaje de entrada diferencial sigue siendo cero, lo que significa que la salida no está saturada, entonces la salida no se ve afectada por la entrada del modo común de CC (CM).

El CM se rechaza o se "aísla" siempre que se cumplan las suposiciones para la entrada lineal y el rango de salida. Esta proporción disminuye con el aumento de la frecuencia debido a las limitaciones del producto con ancho de banda de ganancia de OA con interno compensación.

Si su amplificador operacional alguna vez tiene un voltaje de CC diferencial mayor que el desplazamiento de entrada Vio nominal (rango uv ~ mV), la salida se saturará en cualquiera de los rieles de suministro. Entonces ya no tiene ninguna propiedad lineal. Compruebe siempre la polarización de CC en cada entrada para ver cómo coinciden y los efectos de la corriente de entrada creando un desplazamiento.