우수 답변
여기에 저의 레벨 3 연구가 있습니다.
-앰프 회로는 -12v와 + 12v의 두 입력을 제공합니다. 연산 증폭기의 출력은 전원 공급 장치에 의해 제한되므로 전원 공급 장치보다 더 많이 출력 할 수 없습니다.이 경우 연산 증폭기는 이상적인 상황에서 24Vpp 만 출력 할 수 있습니다. 그러나 실제로 연산 증폭기는 아마도 24Vpp만큼 정확하게 출력 할 수 없을 것입니다. 출력이 더 커질 수없는 지점을 포화 지점이라고합니다.
연산 증폭기의 이득을 제어하기 위해이 회로에 사용되는 피드백 저항기가 있습니다. 피드백 저항없이 연산 증폭기에 신호를 입력하기 만하면 + 및 – 핀 사이의 전압 차이를 증폭하므로 공급 레일에서 포화 상태가됩니다. 이상적인 연산 증폭기는 무한 이득을 갖기 때문입니다. (실제로 이득은 무한하지는 않지만 여전히 매우 높습니다). 따라서 피드백은 입력에서 증폭 된 출력의 일부를 차지하므로 제어하기 어려운 개방 루프 이득보다 훨씬 더 예측 가능한 피드백에 의해 이득이 훨씬 더 제한됩니다. 따라서 피드백은 다음과 같은 용도로 사용됩니다.
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연산 암페어 전압을 정의합니다. (게인을 제어하기 위해)
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입력 신호에 반대 또는 감산하여 제어 시스템의 설계 및 안정화에 많은 이점을 제공합니다.
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어떤 이유로 든 시스템 출력이 변경되면 부정적인 피드백이 입력에 영향을 미쳐 변화에 대응합니다.
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왜곡 감소 효과가 있습니다. 노이즈, 외부 변화에 대한 민감도는 물론 시스템 대역폭과 입력 및 출력 임피던스를 개선합니다.
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전압 이득을 줄입니다.
이 회로에 사용할 수있는 최대 입력 전압 인 R2 (100KΩ) 및 R1 (1kΩ) 때문에 주어진 전압 이득이 100 (Av = R2 / R1) 인 +12 및 -12V의 입력을 가진 연산 증폭기 이상적인 상황에서 최대 12vp의 출력을 제공하는 120Mvp입니다 (실제로 741과 같은 연산 증폭기의 경우 최대 입력 전압은 약 110Mvp가되며 이는 약 22Vpp의 최대 출력 값을 제공합니다). 따라서 200mvp를 적용하면이 입력의 필수 출력이 12V의 Vcc를 초과하는 20vp가되므로 op-amp 출력이 포화 상태가됩니다.
게인을 증가시킬 때도 왜곡이 발생할 수 있습니다. op – amp는 이득 대역폭 곱 (GBP)으로 인해 op – amp의 대역폭 (주파수)을 줄입니다. 상대적으로 이러한 매개 변수 중 하나를 변경하는 경우 대역폭이나 이득이 변경 될 때 잠재적으로 왜곡을 일으킬 수 있으므로 다른 매개 변수를 확인해야합니다.
답변
이에 대한 답은 다음과 같습니다. 이상화 가정을하기 위해 (따라서 비 이상적인 연산 증폭기에는 이상적인 속성이 있습니다) 우선, 저는
- 출력이 -10V에서 + 15V까지 스윙 할 수 있다고 가정하겠습니다.
- 입력은 -10V와 + 15V 및
- 개 루프 이득은 위의 작동 제한에서 일정합니다.
물리적으로 신뢰할 수있는 연산 증폭기는 이러한 조건을 충족하지 못하지만 일부는 rail-to-rail 입력 및 출력이있는 최고의 연산 증폭기는 매우 가깝습니다.
다음으로 연산 증폭기는 차등
증폭기 : 출력은 개방 루프 이득에 잠재적 인 차이 두 입력의 절대 전위가 아닌 반전 입력과 비 반전 입력 사이 (두 입력의 전위가 공급 레일을 초과하지 않는 한) :
Vout = Aol * Vdif.
두 입력 모두 ar e 등전위에서 출력 전압은 0V입니다. 따라서 먼저 두 입력이 모두 -10V라고 가정하겠습니다. 출력을 + 15V로 얻으려면 비 반전 입력을 15/20000 = 750uV (-9.99925V로) 올려야합니다. 대신 비 반전 입력을 -10V로 남겨두면 반전 입력을 10/20000 = 500uV (-9.9995V로) 높여서 -10V 출력을 얻을 수 있습니다.
LIkewise, 두 입력 모두 + 15V에서 출력은 0V가됩니다. 이 경우 출력을 + 15V로 얻으려면 반전 입력을 750uV (14.99925V로) 낮추고 -10V 출력을 얻으려면 반전 입력을 + 15V로두고 비 반전 입력을 다음과 같이 떨어 뜨려야합니다. 500uV (14.9995V까지).
특히 실제 연산 증폭기를 사용하는 경우이 질문에 답할 수있는 다른 방법이 있습니다. 실제로 우리는 개방 루프에서 연산 증폭기를 거의 사용하지 않습니다. 특히 개방 루프 이득이 절대 일정하지 않기 때문입니다. 안정적인 이득을 얻으려면 부정적인 피드백이있는 폐쇄 루프를 사용하는 것이 훨씬 더 실용적입니다.