Derivación de ganancia generalizada del amplificador inversor

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Entiendo que la derivación de la ganancia de un amplificador inversor generalmente se trata como \ $ G = \ dfrac {-R_2} {R_1} \ $, y he visto muchos recursos que respaldan esta afirmación. Entiendo cómo funciona la prueba resolviendo la corriente que fluye hacia un terreno virtual en equilibrio, y estoy satisfecho con esta expresión. Sin embargo, mi libro de texto de EE mostró una versión diferente, más generalizada, de la expresión de ganancia,

\ $ G = \ dfrac {-A (1 - B)} {(1 + AB)}, \ $

donde A es la ganancia de bucle abierto del op-amp y \ $ B = \ dfrac {R_1} {R_1 + R_2}. \ $

En el límite de alta ganancia de bucle abierto, entiendo cómo esta expresión se simplifica a \ $ G = 1 - \ dfrac {1} {B} = \ dfrac {-R_2} {R_1}. \ $ ¿Puede alguien proporcionar una explicación de cómo se deriva esta función de transferencia más generalizada, y por qué la derivación general que sigue es inexacta de alguna manera para una baja ganancia de bucle abierto?

Aquí hay una muestra de la derivación que seguí: ¿qué supuestos de simplificación se hacen?

\ $ I = \ dfrac {V_ {in}} {R_ {1}} \ $

\ $ V_ {out} = V_ {in} + IR = V_ {in} - V_ {in} \ times \ dfrac {R_2 + R_1} {R_1} = V_ {in} \ times \ dfrac {-R_2 } {R_1} \ $

\ $ \ por lo tanto \ dfrac {V_ {out}} {V_ {in}} = \ dfrac {-R_2} {R_1} \ $

Seguimiento: La corrección que se debe hacer a la ganancia de bucle cerrado del amplificador operacional afecta la resistencia de entrada del amplificador operacional, o es siempre \ $ R_1 \ $, independientemente de la opacidad. ganancia de amplificador?

    
pregunta Alekxos

1 respuesta

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Esta es su configuración típica de inversión de inversión:

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

Lo único que sabes con certeza es

$$ V_o = A_ {ol} (V ^ + - V ^ -) $$

y note que no estoy hablando de comentarios negativos aquí. La salida siempre sigue esa ecuación y lo que limita el voltaje de salida son los rieles o los voltajes de alimentación (\ $ V_ {cc} \ $ y \ $ V_ {ss} \ $).

Ahora, volviendo a la ecuación proporcionada. Para encontrar la ganancia, desea expresarla en términos de \ $ V_ {in} \ $ y \ $ V_o \ $.

Puede ver fácilmente que \ $ V ^ + = 0 \ $. Puedes encontrar \ $ V ^ - \ $ de varias maneras diferentes. Por simplicidad, aquí está lo que \ $ V ^ - \ $ es:

$$ V ^ - = \ frac {R_2} {R_1 + R_2} V_ {en} + \ frac {R_1} {R_1 + R_2} V_o $$

Si conecta esos valores en la ecuación \ $ V_o = A_ {ol} (V ^ + - V ^ -) \ $, obtendrá:

$$ V_o = -A_ {ol} \ bigg (\ frac {R_2} {R_1 + R_2} V_ {in} + \ frac {R_1} {R_1 + R_2} V_o \ bigg) $$

Después de un poco de álgebra, puedes encontrar \ $ \ dfrac {V_o} {V_ {in}} \ $ para ser:

$$ \ frac {V_o} {V_ {en}} = - \ dfrac {R_2} {R_1 + \ dfrac {R_1 + R_2} {A_ {ol}}} $$

Entonces, para que la ganancia sea aproximadamente \ $ \ dfrac {V_o} {V_ {in}} \ approx - \ frac {R_2} {R_1} \ $, la ganancia de bucle abierto debe ser lo suficientemente grande como para que el término \ $ \ dfrac {R_1 + R_2} {A_ {ol}} \ $ en el denominador es insignificante.

    
respondido por el Big6

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