Migliore risposta
Ecco qualcosa dei miei studi di livello 3 ..
Sulla op – circuito amplificatore a condizione che abbiamo due ingressi di -12v e + 12v. Luscita dellamplificatore operazionale è limitata dallalimentatore, non possiamo uscire più di quello che fornisce lalimentazione. In questo caso lamplificatore operazionale può fornire solo 24Vpp in una situazione ideale. Ma in pratica lamplificatore operazionale probabilmente non sarà in grado di emettere esattamente quanto 24Vpp. Il punto in cui luscita non può diventare maggiore è chiamato punto di saturazione.
Per controllare il guadagno dellamplificatore operazionale cè un resistore di feedback utilizzato in questo circuito. Se si immettessero semplicemente segnali nellamplificatore operazionale senza un resistore di feedback, si saturerebbe sui binari di alimentazione poiché amplifica la differenza di tensione tra i pin + e -. Questo perché un amplificatore operazionale ideale ha un guadagno infinito. (In realtà il guadagno non è infinito ma è comunque molto alto). Quindi il feedback prende parte alluscita amplificata dallingresso in modo che il guadagno sia limitato molto di più dal feedback che è molto più prevedibile piuttosto che dal guadagno ad anello aperto che è più difficile da controllare. Quindi il feedback viene utilizzato per:
·
Definire quale sarà la tensione degli amplificatori operazionali. (Per controllare il guadagno)
·
Si oppone o sottrae dai segnali di ingresso dandogli molti vantaggi nella progettazione e stabilizzazione dei sistemi di controllo
·
Se loutput del sistema cambia per qualsiasi motivo, il feedback negativo influisce sullinput in modo tale da contrastare il cambiamento.
·
Hanno effetti di riduzione della distorsione, rumore, sensibilità ai cambiamenti esterni oltre a migliorare la larghezza di banda del sistema e le impedenze di ingresso e uscita.
·
Riduce il guadagno di tensione.
In conclusione se abbiamo un amplificatore operazionale con ingressi di +12 e -12 volt con il guadagno di tensione dato di 100 (Av = R2 / R1) a causa di R2 (100KΩ) e R1 (1kΩ) la tensione di ingresso massima che potremmo usare per questo circuito è 120Mvp che ci darebbe il nostro massimo di 12vp di uscita in una situazione ideale (in realtà per un amplificatore operazionale come 741 la massima tensione di ingresso sarebbe di circa 110Mvp che ti darebbe il valore massimo di uscita di circa 22Vpp). Quindi se applichi 200 mvp, luscita dellamplificatore operazionale andrà in saturazione poiché luscita richiesta di questo ingresso sarebbe 20 vp che supera il Vcc di 12 Volt.
La distorsione può verificarsi anche quando si aumenta il guadagno di amplificatore operazionale poiché riduce la larghezza di banda (frequenza) dellamplificatore operazionale a causa del prodotto della larghezza di banda del guadagno (GBP). Relativamente quando si modifica uno di questi parametri è necessario controllare laltro in quanto potrebbe potenzialmente causare distorsioni quando la larghezza di banda o il guadagno cambiano.
Risposta
Per rispondere, abbiamo per fare alcune ipotesi idealizzanti (quindi il nostro amplificatore operazionale non ideale ha alcune proprietà ideali). Per i principianti, presumo che
- Luscita può oscillare completamente da -10 V a + 15 V,
- Gli ingressi possono essere a qualsiasi potenziale tra -10 V e + 15V e
- Il guadagno ad anello aperto è costante al di sotto dei limiti operativi di cui sopra.
Nessun amplificatore operazionale fisicamente affidabile soddisfa queste condizioni, sebbene alcuni dei i migliori amplificatori operazionali con ingressi rail-to-rail e sono molto vicini.
Successivamente ricordiamo che gli amplificatori operazionali sono differenziale amplificatori : luscita è uguale al guadagno ad anello aperto moltiplicato per il potenziale differenza tra gli ingressi invertenti e non invertenti, non sui potenziali assoluti su entrambi gli ingressi (purché il potenziale su entrambi gli ingressi non superi i binari di alimentazione):
Vout = Aol * Vdif.
Se entrambi gli input ar ea parità di potenziale, la tensione di uscita è 0V. Quindi supponiamo prima che entrambi gli ingressi siano a -10V. per portare luscita a + 15V, dobbiamo aumentare lingresso non invertente di 15/20000 = 750uV (a -9,99925V). Se invece abbiamo lasciato lingresso non invertente a -10V, possiamo ottenere unuscita a -10V aumentando lingresso invertente di 10/20000 = 500uV (a -9,9995V).
Allo stesso modo, se entrambi gli ingressi sono a + 15V luscita sarà a 0V. In questo caso per portare luscita a + 15V, dobbiamo abbassare lingresso invertente di 750uV (a 14,99925V), e per ottenere unuscita -10V lasceremo lingresso invertente a + 15V e caleremo lingresso non invertente di 500uV (a 14,9995V).
Ci sono altri modi per rispondere a questa domanda, specialmente se si utilizza un vero amplificatore operazionale. In pratica usiamo raramente amplificatori operazionali in loop aperto, soprattutto perché il guadagno ad anello aperto non è mai costante. È molto più pratico utilizzare circuiti chiusi con feedback negativo per ottenere un guadagno stabile.