Malos entendidos de saturación y voltajes de suministro en OP-AMP's

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¿Qué concepto estoy malinterpretando al calcular los parámetros del circuito dados sus voltajes de alimentación?

En el siguiente ejemplo, la tensión no inversora se resuelve con respecto a la tensión de salida, donde:

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

  

KCL @ A:   $$ 0 = \ frac {V_ {A} -V_ {S}} {30k} + \ frac {V_ {A} -0} {10k} \; \Flecha correcta \; por lo tanto, V_ {A} = V_ {B} = 0.25V_ {S} $$    KCL @ B:   $$ 0 = \ frac {(. 25V_ {S}) - 0} {4k} + \ frac {(. 25V_ {S}) - V_ {C}} {28k} \; \Flecha correcta \; por lo tanto, V_ {C} = 2V_ {S} $$

Para encontrar el rango de valores de $ V_ {S} $ donde $ V_ {C} $ no se satura, aplico los voltajes de suministro:

$$ V_ {C} = 8 \; \ text {[v]} = 2V_ {S} \; \Flecha correcta \; por lo tanto, V_ {S} = 4 \; \ text {[v]} $$

$$ V_ {C} = 12 \; \ text {[v]} = 2V_ {S} \; \Flecha correcta \; por lo tanto, V_ {S} = 6 \; \ text {[v]} $$

Sin embargo, la solución (y soluciones similares) utiliza una tensión de saturación negativa (-12 [v]) en lugar del valor positivo como se dibuja en el circuito OP-AMP, lo que da como resultado (-6 [v]) a diferencia de (+6 [v]).

¿Estoy malinterpretando las convenciones de signos o la aplicación fundamental de los voltajes de suministro?

** Para mayor claridad: se realizó una edición para corregir una falta de coincidencia entre las ecuaciones KCL no editadas y el esquema del circuito; la resistencia de 10k más a la izquierda era incorrecta y se editó a su valor correcto de 30k. Mis disculpas, pero las ecuaciones originales de KCL, la solución dada y la pregunta permanecen sin cambios.

    
pregunta theNamesCross

2 respuestas

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La confusión no es necesariamente su culpa, aunque sería útil ver una copia de la ilustración original .

Como parece haber descubierto, se supone que el nodo de 12 voltios es de -12 voltios. Reemplazar 12 por -12 en sus cálculos da la respuesta anticipada, lo que significa que usted entiende cómo hacer esto.

Entonces, ¿por qué dice 12 en lugar de -12? No debería. Tal vez tengas una mala fotocopia del circuito. Tal vez alguien lo copió mal. Quizás el PDF no esté correctamente renderizado.

Ningún ingeniero eléctrico escribiría 12 y luego asumirá que todos entienden que se supone que es -12. Es posible que vea algo como +/- 12 , ± 12 , VEE o similar, pero el signo nunca se omite. Ni siquiera si el pin está claramente etiquetado como el terminal negativo.

Algunas cosas hacen que sea inmediatamente obvio que hay algo raro con el circuito:

  1. La alimentación de un amplificador operacional con 8 y 12 voltios sería bastante inusual, especialmente cuando las entradas y salidas se referencian a tierra. Aún peor sería alimentarlo con 8 y 12 voltios en la configuración mostrada, porque el voltaje positivo es aparentemente más bajo que el negativo.

  2. Incluso si haces algo así, cualquier esquema razonable debería tener más voltajes positivos "más altos" que menos voltajes positivos. Esto significa que 12 debería estar por encima de 8. Esto evita que el cerebro se vuelva loco al tratar de visualizar el flujo de corriente contra gravedad.

Lamentablemente, algunos libros de texto tienen demasiados circuitos poco realistas, por lo que no siempre se puede asumir que es un error de imprenta. En este caso particular, reemplazar 12 por -12 hace que el circuito sea compatible con mis dos puntos, y todo está bien. Incluso utilizan valores realistas para las resistencias, lo que no siempre es cierto en los libros de texto. (¿Divisor de voltaje con resistencias de 1Ω? Por favor.)

Esa fue la conferencia + despotricada. Ahora para tu pregunta:

  

¿Estoy entendiendo mal las convenciones de signos, o la aplicación fundamental de los voltajes de suministro?

No. No hay convención de signos secretos. Debe haber no duda en un diagrama esquemático. En los viejos tiempos, las personas a veces omitían la magnitud de los condensadores. Por ejemplo, podrían escribir 10 y eso significaría implícitamente 10 µF . Esto sigue causando una gran confusión para los novatos, y la única razón por la que no causa una confusión aún mayor es que 10 farad no es realista. No omitas cosas.

También responderé una pregunta que hayas publicado en un comentario:

  

¿El terminal de suministro inferior siempre es negativo, o es posible que el suministro negativo sea positivo?

El "suministro negativo" puede ser positivo. Sería inusual , y el "suministro positivo" del amplificador operacional debe ser aún más más positivo. Todo lo que ve es la diferencia entre su oferta positiva y negativa.

    
respondido por el pipe
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En primer lugar, la ganancia es 4 por inspección puramente visual y el opamp se saturará normalmente dentro de los 50 mV de cualquiera de los rieles si el amplificador operacional era de riel a riel o dentro de aproximadamente 1,5 voltios de los rieles para una salida estándar de empuje y extracción. Algunos amplificadores operacionales como el LM324 llegarán a 5 mV del tren más negativo.

No tengo idea de por qué aparentemente lo estás haciendo más complejo de lo que es.

    
respondido por el Andy aka

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