Запутался во внутренней «земле» операционного усилителя

(ну. Я НЕ говорю о «виртуальной земле» в этом вопросе/)

Как показано на этом рисунке, операционный усилитель можно рассматривать как:

Все мы знаем, что такой операционный усилитель имеет два входа и один выход — входное напряжение — это просто напряжение между двумя входами, но для выходного напряжения это выглядит так (из рисунка выше), что внутри есть символ «земля » . операционный усилитель

Поскольку операционный усилитель не имеет портов, подключенных к земле (настоящей Земле), что это за символ «земли»? Этот ответ дает хорошее объяснение, показывая, что «земля» на самом деле является отрицательным электродом источника постоянного тока (-Vsupply на рисунке выше).

(Подождите! Не помечайте его как дубликат. Читайте дальше.)

Но именно здесь возникает мой вопрос. Потому что я знаю одну вещь: большинство источников питания постоянного тока не заземлены на реальную землю, т. е. они плавающие. Поэтому мы не знаем, каково его напряжение относительно реальной Земли. Возможно, при минусе источника постоянного тока он все еще имеет напряжение, скажем, 1 В, относящееся к реальной Земле.

Все в порядке, пока мы не заземлим (на реальную землю) неинвертирующий вход и не соединим инвертирующий вход с выходом, чтобы сформировать цепь отрицательной обратной связи. то есть изображение ниже

Затем, когда между двумя входами есть напряжение, выход будет производить напряжение. Но ПОДОЖДИТЕ ... Это выходное напряжение создается не относительно реальной Земли, а относительно отрицательного плавающего источника постоянного тока (как объяснялось в связанном ответе и предыдущем)! То есть, если -Vsupply все еще имеет напряжение 1 В относительно реальной земли, выход всегда будет плюс 1 В относительно реальной земли!

Ну, я также проводил эксперименты по этому вопросу, который меня больше недели смущал. Я вообще не сталкивался с такими проблемами, потому что даже для плавающего источника постоянного тока он все еще поддерживал хороший нуль вольт относительно земли (настоящей земли) ... Я не знаю, почему плавающий источник постоянного тока может работать так хорошо , так же, как заземленный... (Почему? Скажите, пожалуйста, почему) - Но ведь он плавающий - а это значит, что нет гарантии, что отрицательная сторона источника постоянного тока всегда ровно 0 В относительно реальной земли. ..

Я совсем нуб в электрике .. Есть ли что-то, что я неправильно понял выше? Действительно, концепция заземления и плавания кажется мне чертовски сложной...

Если нет тока, нет напряжения. Ток не может течь без петли. Если вы соедините две цепи в одной точке, эта точка получит одинаковое напряжение. Если между Vin и V2 нет другого контура, то ток между Vin и V2 равен 0, поэтому Vin и V2 имеют одинаковое напряжение. Это означает, что ваш блок питания не плавает.
Вы получили хорошие ответы на часть вашего вопроса о «земле» внутри операционного усилителя. Если вы все еще хотите получить ответ на часть об отношении между цепью «земля» и «настоящая земля», вы должны опубликовать новый вопрос (и когда вы это сделаете, вы должны сказать, подключены ли источник сигнала и нагрузка к реальному заземление) (также вам следует поискать на сайте предыдущие вопросы о заземлении, чтобы узнать, помогут ли они вам).
@gudako Проще говоря, заземление цепи и «настоящее заземление Земли» - это две разные вещи. В цепи точка с самым низким электрическим потенциалом по сравнению со всеми другими точками в цепи обычно называется «землей», но это всего лишь название. Иногда это называется «COM» (общий) вместо «GND» (земля). Это означает то же самое.

Ответы (3)

Поскольку выходное усиление операционного усилителя настолько велико, на самом деле не имеет значения, является ли символ земли для источника выходного напряжения шиной -ve, +ve или какой-то точкой посередине между ними, ошибки перемещают ее между ними. эти точки будут казаться карликами из-за ошибки смещения входного напряжения усилителя.

Символ земли, вероятно, показан из-за переизбытка, но явно непоследовательно перенесен, предостережение со стороны автора от показа источника выходного напряжения, ни к чему не привязанного.

Источник выходного напряжения будет подавать ток с шины +ve и отводить ток на шину -ve. Фактическая точка, на которую ссылается уравнение усиления, - это некоторая точка между шинами, которая определяется соотношением резисторов и либо явными, либо паразитными конденсаторами, поэтому она будет меняться в зависимости от частоты.

Является ли смещение входного напряжения настолько значительным, чтобы покрыть проблему опорной точки? Обычно помните, что длина рельса составляет 12 вольт.
Возьмем, к примеру, LM324A, при напряжении питания 15 В коэффициент усиления по постоянному току составляет не менее 50 кОм, а обычно 100 кОм. Взятие размаха выхода 15 В и привязка его к входу приведет к размаху входа не более 0,3 мВ и обычно 0,15 мВ. Для сравнения указанное входное напряжение смещения указано как типичное 2 мВ и максимальное 3 мВ.
@peter Для схемы обратной связи ваше утверждение верно, но как насчет того, когда мы хотим использовать операционный усилитель для вывода прямоугольных сигналов? В этом случае выход не имеет связи ни с одним из входов. В этом случае мы обязаны заземлить постоянный ток, в противном случае необходимо учитывать выходное колебание. Это правильно
Даже без обратной связи вы все равно можете взять ошибку вывода и «связать ее с вводом», чтобы получить соответствующую ошибку ввода.
Вы не можете практически использовать операционный усилитель (некоторые операционные усилители можно безопасно использовать в качестве компараторов, другие - нет) в качестве усилителя без обратной связи, хотя усиление настолько велико, что крошечные ошибки на входе превратятся в насыщение на выход.
@petergreen Но без схемы обратной связи эта характеристика с высоким коэффициентом усиления также может работать, превращая входную синусоидальную волну в выходную прямоугольную, величина которой равна напряжению насыщения операционного усилителя.

введите описание изображения здесь

Символ заземления внутри операционного усилителя на верхнем рисунке предназначен для обозначения точного центрального напряжения между источниками питания Vpos и Vneg. Поэтому, если вы подключите Vneg к земле, естественная средняя точка будет между Vpos и землей.

Но это только приближение к вещам И, на самом деле, не имеет значения, если вы предполагаете, что это относительно отрицательного вывода питания, потому что ... высокий коэффициент усиления операционного усилителя без обратной связи (и отрицательная обратная связь) гарантирует, что вход Vin - равно входу Vin+, и это заставляет Vout быть именно таким, каким он должен быть, чтобы гарантировать, что ситуация останется такой. Это означает, что Вин+ становится «королем» точки отсчета.

привет, спасибо, я отредактировал вопрос, чтобы ответить тебе
Это сайт вопросов и ответов, а не форум. Вы не должны изменять свой вопрос, чтобы поговорить со мной. Вы можете добавить комментарий, чтобы сделать это.
я знаю, но я не могу добавить изображение в комментарий
Вам не нужно добавлять изображение, чтобы сказать мне, что половина пути составляет x + 6 вольт. Вы должны отменить редактирование своего вопроса, чтобы не делать мой ответ в центре внимания. Вы также должны принять во внимание то, о чем говорят все ответы: какая бы ни была средняя нейтральная точка, в которой выход хотел бы остановиться, это не имеет значения, когда в картину вносятся усиление без обратной связи и отрицательная обратная связь.
я удалил это
Итак, подумайте о V2 на вашей диаграмме — это «главный» эталон, который вы поняли, что массивное усиление разомкнутого контура И отрицательная обратная связь гарантируют, что V1 (на Vin- на операционном усилителе) принудительно равен V2 ( напряжение на Vin+ операционного усилителя). Как только вы обернулись вокруг, это должно быть так же ясно, как колокольчик. Однако не торопитесь и подумайте о влиянии отрицательной обратной связи.
Я думаю, что у меня все еще есть заблуждения. иногда они отмечают одну точку питания как + 12 В, а другую - как -12 В --- это действительно положительные 12 В и отрицательные 12 В? или просто индикатор или что? Как мы можем разделить источник постоянного тока на две части, одну положительную и одну отрицательную? Когда написано +12В и -12В, нужно ли мне 24В?
Итак, символ заземления внутри операционного усилителя — это та же точка, что и -Vsupply?
+12 вольт и -12 вольт - это два отдельных источника питания с общей точкой на 0 вольт. Вам действительно нужно сосредоточиться на этом, прежде чем вы поймете операционный усилитель как устройство виртуальной земли.
когда написано +12В----- -12В как подключить? просто подключите источник постоянного тока «+» к части +12 В, «-» к части -12 В и установите источник постоянного тока на 12 В?
Вы также сказали, что +12 вольт и -12 вольт - это два отдельных источника питания с общей точкой на 0 вольт. - два отдельных источника питания - значит, мне нужно два источника постоянного тока?
я думаю, что я получил действительно СОСАНО здесь,,,,,
+12 вольт и -12 вольт полностью соответствуют одному источнику питания 24 вольта и 0 вольт, но без «среднего» провода вы не получите среднего напряжения. Средний провод для 24-вольтовой системы означает, что он наполовину подключен к 12-вольтовой системе. Средний провод для системы +/- 12 вольт означает, что он находится посередине при 0 вольт.
так мне нужно два источника постоянного тока
@gudako Я ничего не знаю о твоем истинном приложении. Это разделение 50:50 между необходимостью и отсутствием необходимости. Все это зависит. Но я не думаю, что это имеет какое-либо отношение к этому конкретному вопросу обмена стеками.

Операционный усилитель предназначен для работы с отрицательной обратной связью. На приведенной ниже схеме, если пренебречь напряжением и током смещения и предположить, что операционный усилитель работает в своей линейной области,

В О ты т + В я н − "=" В я н + + В р е ф

или

В я н + − В я н − "=" В О ты т − В р е ф

Из этого уравнения ясно, что «земля», на которую ссылается выход, обеспечивается В р е ф . Он не связан по сути с отрицательной шиной источника питания или с землей в раздельном источнике питания. мы могли бы связать В р е ф к любому из них (при условии, что в первом случае операционный усилитель работает «от шины к шине»), но когда «земля» выхода установлена, это просто выбор разработчика.

схематический

смоделируйте эту схему - схема, созданная с помощью CircuitLab

Запутался во внутренней «земле» операционного усилителя
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v