¿Cómo alcanza un estado estacionario un amplificador de retroalimentación negativa?

Navega tus respuestas
0

Intenté simular una retroalimentación negativa que no invierte, y obtuve resultados incorrectos.

Ejecuté el siguiente código de paso de tiempo en python: 

A = 100000                      #open-loop gain  
B = 0.75                        #the feedback factor  
V_out = 0                       #initial output of op-amp is zero  
V_in = 2                        #input voltage of 5V (DC)  
for t in range(1000):  
    feedback = B*V_out  
    V_out = A*(V_in - feedback)  
    if V_out > 10:                    #saturation
        V_out = 10                    #hits rails at 10V
    elif V_out < -10:                   #saturation
        V_out = -10                   #hits rails at -10V

Pero este modelo no se comporta como un amplificador operacional práctico. V_out se satura a -10V, y la retroalimentación va a 7.5V, y no a 2V, violando así la segunda restricción del punto de suma.

¿Por qué sucede esto?

NOTA: he usado el modelo de comentarios general para referencia.

    
pregunta Sidd

2 respuestas

2

Su primera marca de tiempo "t" produce un voltaje de salida de parada final a más o menos 10V. No importa cuál, ya que su próxima iteración también producirá un voltaje de salida final parado de polaridad opuesta, entonces volverá al inicio nuevamente y solo producirá voltajes finales detenidos cada marca de tiempo "t".

Si no obtiene paradas alternativas de más y menos 10V, entonces su código es incorrecto.

Pero, por supuesto, las paradas finales alternas de 10 V no son la forma en que funciona un amplificador operacional, por lo tanto, usted tiene que ver lo que ha fallado y construir un pequeño integrador en el código para que represente más de cerca a un amplificador operacional. . No tiene un mecanismo para generar un valor que pueda converger en 0 V y ese es su problema básico.

    
respondido por el Andy aka
2

Esta respuesta obvia es que su código tiene un error. No lo he visto en detalle para encontrarlo, pero los datos reales son una clara prueba de existencia de que los comentarios realmente funcionan.

Dicho esto, la estabilidad es un problema, incluso con opamps reales. Probablemente, esto sea más fácil de ver si se imagina que el opamp funciona en pasos discretos, como una simulación por computadora. Si la salida es baja y nuestro tamaño de paso es demasiado grande, entonces la salida se cerrará a esa iteración. Ahora la salida es demasiado alta y se cerrará la próxima iteración, etc.

Algo similar ocurre también en el dominio analógico continuo. Resulta que la estabilidad es menor en las ganancias generales de bucle más bajas. Esta es la razón por la que a veces ves hojas de datos opamp que dicen que el amplificador es "la unidad gana estabilidad". Eso significa que no oscilará hasta una ganancia de uno. Entre otras cosas, este opamp se puede usar de manera segura como un seguidor de voltaje.

Compensar internamente un opamp para que sea estable en la ganancia unitaria disminuye su ganancia * de producto de ancho de banda. Por lo tanto, algunas unidades operativas están compuestas por la estabilidad solo con una ganancia más alta, lo que es útil en circuitos que requieren más ancho de banda y que, de todos modos, desean una mayor ganancia.

    
respondido por el Olin Lathrop

Lea otras preguntas en las etiquetas

¿Cómo resolvería esta red resistiva? Cómo escribir la función ISR para la interrupción de hardware y software