Повторитель напряжения — ОУ

Я прохожу повторитель напряжения OPAMP/буферную цепь.

введите описание изображения здесь

У меня есть 1 вопрос относительно этой схемы повторителя напряжения с использованием OP-AMP и 2 вопроса в целом относительно OP-AMP:

  1. Допустим, мои шины Vcc операционного усилителя имеют напряжение +5 В и 0 В. И я даю постоянное Vin = 2 В на неинвертирующую клемму операционного усилителя, а выходная клемма операционного усилителя возвращается на инвертирующую клемму без какого-либо сопротивления обратной связи.

Я знаю, поскольку это схема повторителя напряжения, выходное напряжение следует за входным напряжением до тех пор, пока входное напряжение не достигнет напряжения насыщения (Vcc) операционного усилителя.

Но как напряжения начинаются изначально?

Например, в начале напряжение на выходной клемме равно 0 В, а также 0 В на инвертирующей клемме. Теперь мы подаем питание Vcc на операционный усилитель и входное напряжение на неинвертирующий терминал. Vcc=+5В. И Вин=2В. Поскольку напряжение на неинвертирующем выводе больше, чем напряжение на инвертирующем выводе, в данном случае 2В и 0В, Выход должен перейти к напряжению насыщения, верно? (Предполагая, что этот операционный усилитель имеет достаточно высокий коэффициент усиления, скажем, 10000). Таким образом, выходное напряжение достигает 5 В, а затем эти 5 В возвращаются на инвертирующий вывод, который затем приводит к отрицательному насыщению на выходе и, следовательно, к выходному сигналу 0 В (поскольку -Vcc = 0 В)

Где я ошибаюсь в работе повторителя напряжения? Насколько я понимаю, выход по-прежнему колеблется только от +Vcc до -Vcc.

Я могу понять схему с помощью математики и уравнений усиления, резисторов обратной связи и так далее. Но при понимании интуитивной работы я ошибаюсь. Пожалуйста, расскажите мне, как этот повторитель напряжения работает при начальном запуске и как выход следует за входом без какой-либо математики или уравнений.

  1. Идеальной характеристикой операционного усилителя является то, что дифференциальное напряжение между входными клеммами равно 0 В.

Но в реальном мире мы подаем на клеммы разные входные напряжения, чтобы усилить разницу между ними, верно?

Если идеальный операционный усилитель поддерживает дифференциальное напряжение между входами равным 0 В, то операционный усилитель не может усиливать дифференциальное напряжение между клеммами, верно?

Разве это не противоречит фактической цели операционного усилителя? Что мне здесь не хватает?

Последний вопрос,

  1. Операционный усилитель имеет высокое входное сопротивление и низкое выходное сопротивление. Это означает, что на входные клеммы OP-AMP не поступает входной ток от источника.

А низкий выходной импеданс означает, что он может производить столько тока, сколько требуется нагрузке? Есть ли ограничение на то, какой ток может выдавать операционный усилитель?

А выходной ток на нагрузку поступает с клемм питания +Vcc операционного усилителя, верно? Есть ли ограничение на ток, который может обеспечить операционный усилитель?

Если у вас есть время, попробуйте прочитать это electronics.stackexchange.com/questions/441184/…
Выход операционного усилителя не будет мгновенно переключаться с 0 В на 5 В. Это займет некоторое время. На выходе будет скачок напряжения. Кроме того, по мере увеличения выходного напряжения от 0 В до Vcc дифференциальное напряжение на входе усилителя (Vdif = V+ - V-) будет все меньше и меньше. Например, в момент времени 0 с у нас есть Vout = 0 В и Vdif = (2 В - 0 В) = 2 В, но в момент времени = 1 с у нас есть Vout = 1 В на выходе и Vdif = 2 В -1 В = 1 В, а в момент времени 1,5 с у нас есть Vout = 1,5 В и Vdiff = 2 В-1,5 = 0,5 В.
И поскольку Vdiff становится все меньше и меньше, скорость изменения выходного напряжения также будет уменьшаться. Я должен указать, что любое выходное напряжение, превышающее 2 В, изменит знак напряжения Vdiff. И это приведет к тому, что выходное напряжение перестанет увеличиваться и начнет уменьшаться в отрицательном направлении к Vee.
И схема придет к равновесию при выполнении этого уравнения Vo = AOL*(Vin - V-) (возможно только одно решение). А для повторителя напряжения имеем
В 0 "=" А О л 1 + А О л × В я Н
Где Aol - коэффициент усиления без обратной связи операционного усилителя

Ответы (1)

1) Выходной сигнал операционного усилителя не следует сразу за коэффициентом усиления*входного_дифференциала, это занимает некоторое время из-за ограничений пропускной способности и скорости нарастания. Эта задержка дает усилителю время найти «правильное» напряжение.

Что произойдет, если он будет промахиваться снова и снова? Это вещь в любой схеме усилителя, стабильность. Большинство операционных усилителей заботятся об этом, скрывая от вас детали и используя доминирующий полюс , чтобы дать вам стабильность усиления единства . Это означает, что большинство новичков могут просто подключить операционный усилитель, и он будет стабильным. Платой за эту простоту использования является усилитель, который работает медленнее, чем мог бы быть. Профессионалы часто используют некомпенсированные операционные усилители, которые быстрее, но требуют стабильности. Все еще возможно, чтобы операционный усилитель со стабильным единичным коэффициентом усиления случайно стал нестабильным, но обычно для этого требуется более сложная схема, чем повторитель.

2) В идеальном операционном усилителе коэффициент усиления бесконечен. В реальном операционном усилителе усиление очень и очень велико. Для заданного выхода вход установится на выход/усиление. Когда коэффициент усиления приближается к бесконечности, входной сигнал приближается к нулю, который мы можем приблизить к нулю с небольшой ошибкой. Обычно ошибка по постоянному току, которую мы получаем от смещений, превышает ошибку из-за конечного коэффициента усиления, поэтому нам редко приходится беспокоиться об этой ошибке в первую очередь. Если мы сравним два операционных усилителя с коэффициентами усиления, скажем, 100 000 и 1 000 000, каждый из которых производит 1 В на выходе, то у одного будет входная ошибка 10 мкВ, у другого 1 мкВ. Однако они могут иметь входную ошибку в несколько мВ из-за входного напряжения смещения, которое затем изменяется на несколько мкВ на градус изменения температуры.

3) Выходной ток источника поступает с шины +ve, выходной ток стока идет на шину -ve. Для обоих этих токов существует максимум. В соответствии с простотой использования, большинство операционных усилителей будут активно ограничивать ток, который они будут отдавать или потреблять в случае короткого замыкания на выходе, так что они выдержат кратковременные аварии с землей замыкающего зонда. В спецификациях любого конкретного усилителя будет подробно указано, какую мощность они должны выдавать, оставаясь в пределах спецификации, и какими ограничениями они будут ограничиваться.

Спасибо за ваш ответ. Один вопрос, который я забыл включить вместе с моим первым вопросом. Предположим, в повторителе напряжения, если обе входные клеммы имеют одинаковое напряжение, дифференциальный вход равен нулю, верно? Итак, что будет на выходе и как рассчитать выход
При нулевом входе выход равен нулю, если усилитель идеален с нулевым входным напряжением смещения. Для реального операционного усилителя с входным смещением в несколько мВ и коэффициентом усиления > 1M, если вы соедините входные контакты вместе, это напряжение смещения будет усилено до насыщения выходного напряжения относительно одной из шин.
Повторитель напряжения — ОУ
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v