¿Por qué las unidades de entrada negativas opamp no están en 0?

Navega tus respuestas
0

Empecé a jugar a diseñar circuitos analógicos después de haber aprendido algo al respecto en mi escuela secundaria hace 20 años, así que perdóname si esta pregunta es tonta para ti.

Aquí está mi intento de diseñar un integrador, esto es LTSpice, el opamp es ideal.

Estoyesperandoquelasalidasealaintegraldelaentrada.Aquíestámiidea:

Laretroalimentaciónnegativadelopampdeberíallevarlaentradanegativadelopampa0.(Aprendíestareglaenlaescuelasecundaria,pero¿porqué?Noestoyseguro)

Teniendoestoencuenta,lacorrientedesdelafuentedealimentaciónhastaVoutatravésdeR1yC1es:

$$\frac{V}{R_1}=I=C_1\frac{dV_{out}}{dt}$$

Reorganizando,obteniendo:

$$V_{out}=\int\frac{V_{in}dt}{R_1C_1}$$

Peroaquíestáelresultadodelasimulación,algoquenoespero,laentradanegativadelopampnoesexactamente0,cambia:

Esoesunpequeñorangodeerror,peroparaelopamp,essuficienteparavolverlocalasalida.

  1. ¿Cómoopampconducelaentradanegativaparaquecoincidaconlaentradapositiva,y
  2. ¿Porquélaentradanegativanollegaacero,y
  3. ¿Quétienedemalomidiseño?

SiéntetelibredejugarconeldiseñoenLTSpicedescargándolodesde aquí

    
pregunta Andrew Au

2 respuestas

2

El opamp de LTspice no es perfectamente "ideal"; en lugar de ganancia infinita, tiene una ganancia muy grande pero finita. Es por esto que la retroalimentación no lleva la entrada a cero exactamente. Dado que el swing de salida esperado es de ± 2V / 2π = ± 318 mV y está midiendo ± 20 µV, eso significa que la ganancia real de opamp es:

$$ A_0 = \ frac {318 \ text {mV}} {20 \ mu \ text {V}} = 15915 $$

Pero esto no debería hacer que la salida se vuelva "loca". ¿Qué crees exactamente que está mal con la salida?

EDITAR: Me molestó que su V (n001) sea una onda sinusoidal con la misma fase que la entrada, así que profundicé un poco más en ella. Esperaba ver un voltaje que fuera una pequeña fracción del voltaje de salida, que debería ser una onda de coseno con un desplazamiento.

Resulta que el modelo por defecto de LTspice opamp.sub es mucho menos ideal de lo que inicialmente pensé. No solo tiene una ganancia finita de 10 5 , sino que también tiene un producto GBW finito, que es de 10 MHz por defecto. Internamente, se modela como una fuente de corriente controlada por voltaje, con una resistencia de 1Ω a través de la salida (una fuente Norton) y también un capacitor a través de la salida que establece el producto GBW de acuerdo con la fórmula

$$ C = \ frac {A_ {ol}} {2 \ pi GBW} $$

Esto funciona a 1.59 mF usando los parámetros predeterminados, dando una constante de tiempo de 1.59 ms y poniendo el polo a 100 Hz, como se esperaba. Pero es la impedancia de salida de 1Ω en serie con su condensador de realimentación 1F lo que resulta en la ganancia general reducida y el desplazamiento de fase impar.

Si sustituyes una fuente de voltaje real controlada por voltaje para el indicador de operación, con una ganancia de 10 5 , obtienes la forma de onda que esperaba ver.

    
respondido por el Dave Tweed
1

Para la aplicación de amplificador operacional lineal, el diff. el voltaje entre ambos terminales de entrada es siempre \ $ V_ {dif} = \ frac {V_ {out}} {A_ {ol}} \ $, donde \ $ A_ {ol} \ $ es ganancia de bucle abierto.

Como puede ver, para \ $ A_ {ol} \ $ acercándose al infinito tenemos \ $ V_ {diff} = 0 \ $. Como otro ejemplo: para \ $ V_ {out} = 1V \ $ y \ $ A_ {ol} = 10 ^ 5 \ $ tenemos \ $ V_ {diff} = 10 ^ {- 5} V = 10µV \ $.

    
respondido por el LvW

Lea otras preguntas en las etiquetas

VHDL para almacenar solo elementos únicos en una matriz 2 x multiplexores de 8 canales con salidas vinculadas