¿Por qué el voltaje de entrada solo aparece sobre R1 y no R2?

Debido a que el amplificador operacional teórico tiene una ganancia infinita Y la entrada no inversora está vinculada a 0 voltios, el efecto de la retroalimentación negativa (R2) hace que la entrada inversora esté a 0 voltios.

Dado que asumimos que la ganancia es infinita (en un simple análisis de amplificador operacional) podemos decir (sin mucho error) que la entrada inversora ES a 0 voltios, por lo tanto, R1 se conecta a 0 voltios, por lo tanto, todo la tensión de entrada es a través de R1.

  

Dado que la corriente de entrada también es igual a 0

Se puede asumir razonablemente que la corriente en las entradas del amplificador operacional es cero, pero no la corriente tomada a través de R1; esa corriente es Vin / R1.

Debería pensar en el amplificador operacional como un sistema de control: la demanda se establece en la entrada no inversora y la salida TIENE que oscilar hasta un voltaje que obligue a la entrada inversora a producir un error cero. Tal vez piense en ello como un sistema servo como este: -

Imagina que el motor y el sensor de posición estaban dentro del amplificador operacional. La salida del amplificador operacional sería la salida del sensor de posición. Este voltaje es forzado (debido a la retroalimentación negativa) a ser el mismo voltaje que la demanda de posición (0 voltios en realidad). No importa que haya una entrada extra (Vin); la tensión de entrada inversora será de 0 voltios y toda la tensión de entrada (Vin) aparecerá en R1.

Algunos conceptos básicos del amplificador operacional:

(1) La entrada es 'diferencial': amplifica la diferencia en el voltaje entre la entrada inversora (-) y no inversora (+).

El signo menos significa que la salida estará 'invertida' o 180 grados fuera de fase con la entrada.

El signo más significa que la salida estará en fase con esa entrada.

(2) Las entradas toman solo una corriente muy pequeña, tan pequeña que puede tomarse como cero.

(3) La ganancia de voltaje del amplificador operacional es muy grande .

Considereunamplificadoroperacionalsincomentarios.Unaentradaestáconectadaa0V.¿Cuántovoltajeenlaotraentradasenecesitaríaparahacerquelasalidaalcancesuvalormáximo?Elsuministroesde+/-20V,porloquelasalidamáximaesde20V.Siconsideramosquelagananciaesde1millón,todoloquesenecesitaesunaentradade20/1000000Vo20uV.

Paratodoslospropósitosprácticos,Vaesvirtualmentetensióndetierra.

¿Porquéelvoltajedeentradav_insoloaparecesobreR_1,porlotanto,i_1=v_in/R_1?

Permiteagregaralgunasresistenciasderealimentación(comoensuejemplo)

Por kirchoff I1 + I2 + I3 = 0 (lo que entra debe salir) Sabemos que I3 puede tomarse como 0, por lo que obtenemos el resultado simple de que I1 = -I2

También sabemos que Va = Vb = 0V (tierra virtual), de modo que para obtener el valor de I1 tenemos un simple cálculo de la ley de Ohm. I1 = Vin / R1

Del mismo modo, podemos calcular fácilmente I2 = Vout / R2

Pero sabemos que I1 = - I2

Entonces Vin / R1 = - Vout / R2

La amplificación de voltaje del circuito general es Vout / Vin

esto es igual a - R2 / R1 (el signo menos muestra la inversión de fase)

= 1

El efecto de RL: siempre que el amplificador operacional sea capaz de suministrar suficiente corriente en su salida, el efecto de Rl es insignificante. Sin embargo, en los amplificadores operacionales reales, habría una resistencia de salida efectiva. Una carga demasiado grande (a una resistencia de carga pequeña) reduciría el voltaje de salida.

Puede descubrir que desarrollará perspectivas y puntos de vista sobre los circuitos que mejor funcionen para usted. Para algunos, la visión puramente teórica es más clara. Para otros, necesitan ver cómo funcionan todos los engranajes y las ruedas para que quede claro en su cabeza.

Entonces, cuando se utiliza un amplificador operacional con retroalimentación, aparece un principio simple: el amplificador operacional impulsará su salida a cualquier voltaje que sea necesario para que sus entradas sean iguales.

Este principio se aplica a los circuitos de retroalimentación correctamente diseñados, como los que tiene, y dentro de los límites prácticos de voltaje de alimentación y algunas otras cosas. Pero puede simplificar la vista que uno tiene de él cuando hojea un circuito.

Mirando tu circuito ...

El amplificador operacional ideal, por sí solo, restará el voltaje Vi- del voltaje Vi + y multiplicará el resultado por su enorme ganancia de bucle abierto. Con las probabilidades, esto hará que la salida del amplificador operacional sea tan alta como su suministro positivo o tan baja como su suministro positivo. No puede ir más allá de ellos, no hay más voltios disponibles.

Con las resistencias de realimentación agregadas, todo es un poco más relajado. El amplificador operacional sigue haciendo exactamente lo mismo, pero el circuito en general ve un comportamiento más limitado debido a él.

Si Vin se conduce con 2 V, el op-amp hará (0-2) * enorme = -huge y su salida de Vo tomará un rápido viaje hacia su riel de suministro negativo, tratando de llegar a Vo = -huge V.

Sin embargo, el divisor de div2 potencial de R1: R2 está conectado a través de Vin y el Vo del amplificador operacional ... y la entrada Vi- del op-amp en realidad está controlada por ese divisor potencial. Por lo tanto, Vi- se manejará con el voltaje a medio camino entre Vin y Vo, según el simple comportamiento del divisor potencial. Y a medida que los amplificadores operacionales se dirigen hacia su oferta negativa, Vo pronto viajará a -2 V en su camino.

Ahora tenemos Vo = -2V conduciendo la parte inferior del divisor potencial y Vin = 2 V conduciendo el extremo superior de la misma. Así que el voltaje fuera de la div2 es 0 V.

Si la salida del amplificador operacional en balanceo negativo a, por ejemplo, Vo = -3 V, el divisor de potencial R1: R2 presentaría la entrada Vi- del op-amp con (((2 - -3) / 2) + -3) = -0.5 V. El amplificador operacional haría su ganancia y concluiría (0- -0.5) * enorme = + enorme y comenzaría a conducir hacia el riel positivo. En el camino, cruzaría -2 V y comenzaría a conducir a -huge nuevamente.

Pero no va demasiado lejos en tu circuito, se detiene bien cuando Vi + = Vi-.

Como sabe que su Vi + está conectado a 0 V, también sabe que el amplificador operacional hará su mejor esfuerzo en este circuito para mantener su entrada Vi en el mismo voltaje. De ahí el nombre de 'tierra virtual': no es uno, pero el op-amp hará todo lo posible para mantener a Vi- conectado a eso por la red de retroalimentación de R1 y R2.

Desde el punto de vista del amplificador operacional, Rload está fuera del divisor de retroalimentación, por lo que solo se dirige a Vo todo el tiempo.

Todo lo relacionado con poder tomar la corriente R1 como Vin / R1, que proviene del conocimiento de que la salida del amplificador operacional tirará del divisor de potencial R1: R2 hasta que Vi- esté al mismo nivel de voltaje que Vi + . Así que te permite simplificar un poco tus cálculos para Ir1.

Lo que está sucediendo allí es el efecto de la retroalimentación negativa proporcionada por \ $ R_2 \ $ y cuando se trabaja en la región lineal. Eso obliga a \ $ V ^ + \ approx V ^ - \ $. Eso es lo que se llama terreno virtual.

Echa un vistazo a este enlace