¿Quiere saber más sobre esta configuración de amplificador operacional?

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Cuando veo las configuraciones del amplificador que invierten y no invierten, veo el de la izquierda. (solo se muestra el circuito de inversión).

Estecircuitodeamplificadoroperacionaltieneunagananciaiguala\${-R2}\sobre{R1}\$.

Sinembargo,sihagoloscálculos,puedoverquelaconfiguraciónaladerechatambiénfunciona(observequelospinesinvertidosynoinversoresseintercambian)comounampificadordeinversión,conunagananciaigualalade\${-R2}\sobre{R1}\$.

PS:Lohecomprobadoenunsimuladoryheencontradoqueloscircuitossonlosmismosyeldeladerechafuncionaexactamenteigualaldelaizquierda.

Porlotanto,mipreguntaes¿porquéusamoselcircuitodelaizquierdaynoeldeladerecha,sisecomportanigual?

Miderivaciónestáaquí:

Aquíestáelsimulador:

    
pregunta Arjob Mukherjee

4 respuestas

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Tienes algo de razón. Cuando analiza ambos circuitos, aparece la misma función de transferencia:

$$ H = - \ dfrac {R_2} {R_1} $$

El problema con la retroalimentación positiva uno es que, si la salida se ve perturbada lo más mínimo, impulsará la salida hacia uno de los rieles (+ Vcc o -Vcc). En la configuración de retroalimentación negativa, la red de retroalimentación siempre trata de dirigir la salida hacia un punto de equilibrio.

Lo que has hecho es lo que se llama un 'análisis estático' del circuito opamp. Pero la dinámica de la misma, no le permitirá utilizar la versión de retroalimentación positiva en la región lineal, se saturará.

Un modelo del opamp que incluye dinámica se ve así:

Estolemostrarácómolaretroalimentaciónnegativaypositivaafectaelcomportamientodelcircuito.Ahoraconsideralosiguiente:

Todoloquetenemosaquíesunopampconcomentariostantonegativoscomopositivosyelmodelodinámicomostraráloquesucede.

Sirealizaloscálculosmatemáticosyencuentralaecuacióndiferencialconrespectoalvoltajedesalida(\$v_o\$),encontraráque:

$$\dfrac{dv_0}{dt}+\dfrac{v_o}{T}=0$$

Donde\$T=\dfrac{RC}{A(\gamma^-\gamma^+)}\$

Y\$\gamma^-=\dfrac{R_3}{R_3+R_4}\$(reddecomentariosnegativos),

\$\gamma^+=\dfrac{R_1}{R_1+R_2}\$(reddecomentariospositivos)

Puedeencontrartodoslosdetallesdecómosederivaronlascosas aquí , este es un documento del MIT.

Entonces volvamos a la ecuación, si:

$$ \ gamma ^ - > \ gamma ^ + $$ Esto significa que la retroalimentación neta es negativa y, por lo tanto, \ $ T \ $ es positivo, esto da como resultado

$$ v_o = Ke ^ {- \ dfrac {t} {T}} $$ ¡Y esta es una solución estable!

si: $$ \ gamma ^ - < \ gamma ^ + $$ entonces la retroalimentación neta es positiva y la solución a la DE se convierte en: $$ v_o = Ke ^ {\ dfrac {t} {T}} $$ Esta es una solución inestable ya que el voltaje de salida aumentará sin límites.

Tenga en cuenta que no tenemos nada que conduzca la entrada. Esto solo muestra cómo las perturbaciones conducirán el voltaje de salida a un punto de equilibrio o a una saturación. La constante K vendría de las condiciones iniciales.

    
respondido por el Big6
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El problema es que está asumiendo que puede lograr condiciones estables con comentarios positivos. Usted no puede La función de transferencia es no lineal. Su circuito es un disparador Schmitt no inversor.

Con el tiempo de respuesta del amplificador operacional \ $ V_P \ $ siempre se demorará \ $ V_O \ $, el error aumentará y la retroalimentación positiva llevará el amplificador a un riel u otro.

Hay más detalles y cálculos en la página 11 de Circuitos del amplificador operacional Comparadores y comentarios positivos por Chaniotakis y Cory. 6.071 Primavera de 2006.

Vea también ¿En qué son tan diferentes los comentarios positivos y negativos de opamps? ¿Cómo analizar un circuito donde ambos están presentes? .

    
respondido por el Transistor
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Es difícil deducir que la configuración de retroalimentación positiva es inestable, particularmente si ignoramos la dinámica del amplificador operacional y solo trabajamos con ganancias. Entonces, incluyamos la dinámica en su forma más simple (un retraso de primer orden) al permitir que el TF del amplificador operacional sea: $$ \ small \ frac {V_O} {V_P} = \ frac {K} {1+ \ large \ tau s} \: \: \: \: \: \: ... \ :( 1) $$

donde \ $ \ small \ tau \ $ es una constante de tiempo de pequeño valor, y \ $ \ small K \ $ es la ganancia (grande) del amplificador operacional.

También, por simplicidad, pero sin restarle importancia al rigor, vamos a \ $ \ small R_1 = R_2 \ $.

Con cero corriente en el terminal no inversor, \ $ \ small R_1 \ $ y \ $ \ small R_2 \ $ forman un divisor potencial, y podemos escribir \ $ \ small V_P \ $ como: $$ \ small V_P = \ frac {V_O + V_S} {2} $$

Sustituyendo \ $ \ small V_P \ $ en la ecuación (1), y reorganizando:

$$ \ small V_O = \ frac {K} {1+ \ large \ tau s} \ times \ frac {V_O + V_S} {2} $$

Resolviendo para el TF general de la configuración:

$$ \ small \ frac {V_O} {V_S} = \ frac {K / 2} {(1-K / 2) + \ large \ tau s} $$

\ $ \ small K \ $ es la ganancia del amplificador operacional, por lo tanto, \ $ \ small K / 2 \ $ es grande en comparación con 1, y el TF se reduce a:

$$ \ small \ frac {V_O} {V_S} = \ frac {K / 2 \ large \ tau} {- K / 2 \ large \ tau + s} $$

que tiene un medio polo derecho, \ $ \ small s = K / 2 \ large \ tau \ $, y es, por lo tanto, inestable.

    
respondido por el Chu
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Considere el circuito de la izquierda: este es un circuito de amplificación operativa que invierte de forma estándar con ganancia \ $ - \ frac {R_2} {R_1} \ $. Supongamos que por ahora esto no fue del todo cierto y la salida fue demasiado alta. Como resultado, la entrada inversora es más alta de lo que debería ser y la salida cae. Si la salida cae demasiado lejos, entonces la salida es más baja de lo que debería ser y la salida aumenta. Tenemos comentarios negativos y cualquier error es de autocorrección. Este es un op-amp invertido y funciona.

Ahora considere el circuito a la derecha: argumentando que ambas entradas son las mismas, obtenemos ganancia \ $ - \ frac {R_2} {R_1} \ $ como antes. Sin embargo, supongamos por ahora que esto no era del todo cierto y que la salida era demasiado alta. Como resultado, la entrada inversora es más alta de lo que debería ser y la salida aumenta. Esto es lo contrario de lo que queremos: tenemos comentarios positivos y esto conduce a la saturación.

El circuito de la derecha no funciona como un amplificador inversor.

    
respondido por el Warren Hill

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