Beste svaret
Her er noe av mine nivå 3-studier ..
På op – forsterkerkrets forutsatt at vi har to innganger på -12v og + 12v. Utgangen fra op-amp er begrenset av strømforsyningen, vi kan ikke komme ut mer enn strømforsyningen legger inn. I dette tilfellet kan op-amp bare gi ut 24Vpp i ideell situasjon. Men i praksis vil nok ikke forsterkeren kunne legge ut akkurat så mye som 24Vpp. Punktet der utgangen ikke kan bli større kalles metningspunktet.
For å kontrollere forsterkningen av op-amp er det en tilbakemeldingsmotstand som brukes i denne kretsen. Hvis du bare vil sende signaler til op – amp uten en tilbakemeldingsmotstand, vil den mette ved forsyningsskinnene da den forsterker forskjellen i spenning mellom + og – pinnene. Dette er fordi en ideell forsterker har uendelig gevinst. (I virkeligheten er gevinsten ikke uendelig, men er fortsatt veldig høy). Så tilbakemeldingen tar en del av den forsterkede utgangen fra inngangen slik at forsterkningen blir begrenset mye mer av tilbakemeldingen som er mye mer forutsigbar i stedet for den åpne sløyfeforsterkningen som er vanskeligere å kontrollere. Så tilbakemeldingen brukes til å:
·
Definere hva op – amperspenningen vil være. (For å kontrollere forsterkningen)
·
Motsetter eller trekker fra inngangssignalene og gir det mange fordeler i utforming og stabilisering av styringssystemer
·
Hvis systemutgangen endres av en eller annen grunn, påvirker negativ tilbakemelding inngangen på en slik måte at den motvirker endringen.
·
Har effekter av å redusere forvrengning, støy, følsomhet for eksterne endringer samt forbedring av systembåndbredde og inngangs- og utgangsimpedanser.
·
Reduserer spenningsforsterkningen.
Avslutningsvis hvis vi har en op amp med innganger på +12 og -12 volt med den gitte spenningsforsterkningen på 100 (Av = R2 / R1) på grunn av R2 (100KΩ) og R1 (1kΩ) den maksimale inngangsspenningen vi kunne bruke for denne kretsen er 120Mvp, noe som vil gi oss maksimalt 12vp output i en ideell situasjon (I virkeligheten for en op-amp som 741 vil den maksimale inngangsspenningen være rundt 110Mvp, som vil gi deg den maksimale utgangsverdien på rundt 22Vpp). Så hvis du bruker 200mvp, vil op-amp-utgangen gå over i metning da den nødvendige utgangen av denne inngangen vil være 20vp som overstiger Vcc på 12 volt.
Forvrengningen kan også skje når du øker forsterkningen på op – amp ettersom det reduserer båndbredden (frekvensen) til op – amp på grunn av gain bandwidth product (GBP). Relativt når du endrer en av disse parametrene, må du sjekke den andre, da det potensielt kan føre til forvrengning når båndbredden eller forsterkningen endres.
Svar
For å svare på dette har vi å lage noen idealiserende antagelser (så vår ikke-ideelle op-amp har noen ideelle egenskaper). For det første antar jeg at
- Utgangen kan svinge hele veien fra -10V til + 15V,
- Inngangene kan være på ethvert potensial mellom -10V og + 15V, og
- Forsterkningen med åpen sløyfe er konstant under ovennevnte driftsgrenser.
Ingen fysisk pålitelig op-amp oppfyller disse betingelsene, selv om noen av beste op-forsterkere med rail-to-rail innganger og utganger kommer veldig nær.
Neste husker vi at op-forsterkere er differensial forsterkere : utgangen er lik forsterkningsforsterkningen ganget med potensialet forskjell mellom inverterende og ikke-inverterende innganger, ikke på de absolutte potensialene ved hver inngang (så lenge potensialet ved hver inngang ikke overstiger forsyningsskinnene):
Vout = Aol * Vdif.
Hvis begge inngangene er e ved like potensialer, er utgangsspenningen 0V. Så la oss anta at begge inngangene er på -10V. for å få utgangen til + 15V, må vi heve den ikke-inverterende inngangen med 15/20000 = 750uV (til -9,99925V). Hvis vi i stedet forlot den ikke-inverterende inngangen på -10V, kan vi få en -10V utgang ved å heve den inverterende inngangen med 10/20000 = 500uV (til -9,9995V).
LIkewise, hvis begge inngangene er på + 15V vil utgangen være på 0V. I dette tilfellet for å få utgangen til + 15V, må vi senke den inverterende inngangen med 750uV (til 14.99925V), og for å få en -10V utgang vil vi la den inverterende inngangen være på + 15V og slippe den ikke-inverterende inngangen med 500uV (til 14.9995V).
Det er andre måter å svare på dette spørsmålet på, spesielt hvis en ekte op-amp blir brukt. I praksis bruker vi sjelden op-forsterkere i open-loop, spesielt fordi open-loop gain aldri er konstant. Det er langt mer praktisk å bruke lukkede sløyfer med negativ tilbakemelding for å oppnå stabil gevinst.