Legjobb válasz
Itt van valami a 3. szintű tanulmányaimból.
Az op – erősítő áramkör, feltéve, hogy két bemenetünk van -12v és + 12v. Az op-amp kimenetét a tápegység korlátozza, nem tudunk többet kijönni, mint amennyit a tápellátás beilleszt. Ebben az esetben az op-amp csak ideális helyzetben képes 24Vpp-t adni. De a gyakorlatban az op erősítő valószínűleg nem képes pontosan annyit kivenni, mint a 24Vpp. Azt a pontot, ahol a kimenet nem lehet nagyobb, telítési pontnak nevezzük.
Az op-amp erősítésének szabályozásához ebben az áramkörben visszacsatolási ellenállást használunk. Ha egyszerűen visszajelző ellenállás nélkül vezetne be jeleket az op-amp-ba, akkor az a tápvezetékeken telítődik, mivel felerősíti a + és – gombok közötti feszültségkülönbséget. Ez azért van, mert egy ideális op erősítőnek végtelen nyeresége van. (A valóságban a nyereség nem végtelen, de még mindig nagyon magas). Tehát a visszacsatolás az erősített kimenet egy részét a bemenetről veszi, így az erősítést sokkal inkább a sokkal kiszámíthatóbb visszacsatolás korlátozza, mint a nyitott hurok erősítése, amelyet nehezebb ellenőrizni. Tehát a visszajelzést a következőkhöz használják:
·
Határozza meg, hogy mi lesz az op – amper feszültsége. (Az erősítés vezérléséhez)
·
Ellenzi vagy kivonja a bemeneti jeleket, sok előnyt kínálva neki a vezérlőrendszerek tervezésében és stabilizálásában.
·
Ha a rendszer kimenete bármilyen okból megváltozik, akkor a negatív visszacsatolás úgy hat a bemenetre, hogy ellensúlyozza a változást.
·
A torzítás csökkentésével járnak, zaj, érzékenység a külső változásokra, valamint a rendszer sávszélességének, valamint a bemeneti és kimeneti impedanciák javítása.
·
Csökkenti a feszültségerősítést.
Összefoglalva, ha van egy +12 és -12 voltos bemenettel rendelkező erősítő, adott feszültségerősítéssel 100 (Av = R2 / R1) az R2 (100KΩ) és R1 (1kΩ) maximális bemeneti feszültség miatt, amelyet erre az áramkörre használhatunk 120Mvp, ami ideális helyzetben megadja a maximális 12vp kimenetet (Valójában egy 741-es op erősítő esetében a maximális bemeneti feszültség 110Mvp körül lenne, ami a maximális kimeneti értéket 22Vpp körül adja). Tehát, ha 200mvp-t alkalmaz, az op-amp kimenet telítettségbe kerül, mivel ennek a bemenetnek a szükséges kimenete 20vp lenne, ami meghaladja a 12 V Vcc-t.
A torzítás akkor is előfordulhat, ha növeli a op – amp, mivel csökkenti az op – amp sávszélességét (frekvenciáját) az erősítés sávszélesség szorzata miatt (GBP). Viszonylag akkor, ha ezen paraméterek egyikét módosítja, ellenőriznie kell a másikat, mivel ez torzulást okozhat a sávszélesség vagy az erősítés változásakor.
Válasz
Ennek megválaszolásához néhány idealizáló feltevést tenni (tehát a nem ideális op-erősítőnknek vannak ideális tulajdonságai). Kezdetnek azt feltételezem, hogy
- A kimenet -10V és + 15V között ingadozhat,
- A bemenetek bármilyen potenciálban lehetnek -10V és + 15 V, és
- a nyitott hurok erősítése a fenti működési korlátok alatt állandó.
Egyik fizikailag sem megbízható op-erősítő sem felel meg ezeknek a feltételeknek, bár a a legjobb op-erősítők sín-sín bemenetekkel és kimenetek nagyon közel vannak.
Ezután emlékezünk arra, hogy az op-erősítők differenciál erősítők : a kimenet megegyezik a nyitott hurok erősítésével, szorozva a potenciális különbség az invertáló és a nem invertáló bemenetek között, nem az egyik bemenet abszolút potenciálján (mindaddig, amíg a potenciál egyik bemenetnél sem haladja meg az ellátó síneket):
Vout = Aol * Vdif.
Ha mindkét bemenet ar e egyenlő potenciálokon a kimeneti feszültség 0V. Tehát először tegyük fel, hogy mindkét bemenet -10V. hogy a kimenet + 15 V-ra kerüljön, a nem invertáló bemenetet 15/20000 = 750uV-ra kell emelni (-9.99925V-ra). Ha ehelyett a nem invertáló bemenetet -10 V értéken hagyjuk, akkor egy -10 V kimenetet kaphatunk, ha az inverz bemenetet 10/20000 = 500uV-re (-9.9995V-ra) emeljük.
LIkewise, ha mindkét bemenet + 15 V-on vannak, a kimenet 0 V-ra lesz. Ebben az esetben a kimenet + 15 V-ra állításához le kell csökkentenünk az invertáló bemenetet 750 uV-ra (1499925V-ra), és -10V kimenet eléréséhez az invertáló bemenetet + 15V-ra hagyjuk, és a nem invertáló bemenetet 500uV (14.9995V-ig).
A kérdés megválaszolására más módon is lehet, főleg ha valódi op-ampot használunk. A gyakorlatban ritkán használunk op-erősítőket nyílt hurokban, különösen azért, mert a nyílt hurok erősítése soha nem állandó. Sokkal célszerűbb negatív visszacsatolású zárt hurkokat használni a stabil nyereség eléréséhez.