Una funzione di trasferimento del sistema a circuito chiuso è:

\ $ H (s) = \ dfrac {F (s)} {1 + F (s)} \ $

^{simula questo circuito - Schema creato utilizzando CircuitLab}

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Una funzione di trasferimento del sistema a circuito chiuso con feedback è:

\ $ H (s) = \ dfrac {F (s)} {1 + F (s) \ cdot G (s)} \ $

^{simula questo circuito}

Ora supponiamo di avere un buffer operazionale: l'output è un feedback sull'input invertente, come il caso 1 in questa risposta. F (s) = G (Gain), puoi notare che l'uscita non è mai uguale alla tensione sull'ingresso non invertente, ma molto vicino.

^{simula questo circuito}

L'errore è:

\ $ \ varepsilon = \ dfrac {1} {1 + G} \ $

Quindi, le tensioni su entrambi gli ingressi non sono mai uguali, ma molto vicine e un guadagno più elevato le rende più vicine. Poiché il guadagno dell'amplificatore operazionale è follemente alto, per semplicità possiamo dire che la tensione dell'ingresso invertente è uguale alla tensione dell'ingresso non invertente. Se metti a terra l'ingresso non invertente, ottieni una massa virtuale sull'ingresso invertente, ma non è mai tensione zero per davvero. E come hai già scoperto, inoltre, non può essere zero, altrimenti non verrebbe emesso alcun segnale.

È un ideale platonico di un amplificatore operazionale; non è una cosa che potrebbe mai esistere nel mondo reale.

Quindi dici a te stesso "Suppongo che il mio sistema sia stabile" (i veri circuiti di amplificatori operazionali non lo sono, sempre), e "Assumerò solo che la mia uscita faccia tutto ciò di cui ha bisogno per mantenere differenza di tensione di ingresso a zero "(i veri amplificatori operazionali non lo fanno, abbastanza), e" Assumerò solo che il mio amplificatore operazionale sia infinitamente veloce "(questo è impossibile). E poi lavori molto duramente per smetterla di preoccuparti perché è tutto finto, per rendere i calcoli più semplici e perché per molti problemi del mondo reale è abbastanza buono ^TM .

In seguito, se si persegue la progettazione di circuiti analogici, inizieranno ad aspettarsi che tu risolva problemi come "quanto è accurato il circuito se il guadagno è solo \ $ 10 ^ 5 \ $ ? " e "in che modo i reali limiti di larghezza di banda dell'amplificatore operazionale influenzano le prestazioni del circuito?" Ma queste sono domande molto più difficili a cui rispondere se non puoi tornare a quella pietra di paragone dell'amplificatore operazionale ideale e capire cosa farebbe il circuito ideale.

Uin = Uout / A, quindi se A è grande, Uin è piccolo.Questo è tutto.

Proprio come ci sono voluti anni per "inventare" lo zero, anche il concetto di "infinito" non è così facile da capire.Per ora, considera che un amplificatore operazionale (ideale) ha un'amplificazione "molto grande", quindi Uin è "molto piccolo".Puoi considerare Uin "zero" fintanto che capisci che non è realmente zero, ma abbastanza piccolo da avere difficoltà a misurarlo e abbastanza grande da essere amplificato per ottenere Uout.

La differenza tra gli ingressi non è esattamente zero, ma è arbitrariamente vicina allo zero (cioè infinitesimale) e il guadagno arbitrariamente alto dell'amplificatore operazionale lo trasforma in un valore di uscita finito.

L'opamp ideale è un'astrazione, basata sul concetto di limiti.Inizia con un amplificatore che ha un valore di guadagno finito.Quando aumenti il guadagno a valori arbitrariamente alti, altri parametri del circuito, inclusa la differenza di ingresso, si avvicinano ma non raggiungono un valore limite definito.

Quando utilizziamo gli opamp ideali nella nostra analisi, utilizziamo il valore limite anziché il valore effettivo.

I due ingressi sono alla stessa tensione perché l'amplificatore operazionale è ideal e perché c'è un feedback negativo.Se il guadagno è infinito e la tensione di uscita è finita, la differenza di tensione deve essere zero.

Per vedere come c'è l'amplificazione dovresti seguire current dal lato di ingresso all'uscita.Sebbene non vi sia corrente in entrata o in uscita dagli ingressi dell'amplificatore operazionale, è probabile che circoli corrente nelle altre parti del circuito.

La massa virtuale - il potenziale all'ingresso negativo dell'amplificatore operazionale del tuo amplificatore invertente - è in realtà al potenziale di massa solo se il guadagno dell'amplificatore operazionale è infinito.Se è un amplificatore operazionale ideale, puoi usare i limiti (come nel calcolo) per risolverlo, ma nella vita reale l'amplificatore ha un guadagno ampio ma finito e ci sarà una piccola ma esistente differenza di tensione tra gli ingressi.

Tuttavia, il guadagno infinito e il terreno virtuale sono approssimazioni abbastanza buone da utilizzare per la progettazione iniziale nella maggior parte dei casi.

Penso che tu non stia afferrando il concetto di feedback dall'output all'input.Questa è la cosa che mantiene gli ingressi invertenti e non invertenti idealmente alla stessa tensione.

Un amplificatore operazionale ideale è in equilibrio quando gli ingressi invertenti e non invertenti sono alla stessa tensione.Se si collega semplicemente l'uscita direttamente all'ingresso invertente da misurare come feedback, infatti, non c'è guadagno di tensione, la tensione di uscita è uguale all'ingresso invertente e l'ingresso invertente è uguale all'ingresso non invertente.È un buffer di guadagno unitario, non prende corrente dall'ingresso e può pilotare una corrente infinita in uscita, ma nessun guadagno di tensione.

Se ora aggiungi un divisore di tensione sull'uscita, in modo che l'ingresso invertente misuri solo una proporzione minore della tensione di uscita, l'uscita dell'amplificatore operazionale deve comunque fare tutto il possibile per rendere uguali gli ingressi invertenti e non invertenti.Significa che la tensione di uscita deve essere più alta e c'è un guadagno di tensione nel sistema.

in un amplificatore non invertente, gli ingressi dell'amplificatore operazionale sono entrambi zero, poiché quello al polo + è collegato a terra.

... non ha molto senso per me.

Gli amplificatori operazionali amplificano la differenza di tensione tra i loro ingressi. Il loro guadagno (ad anello aperto) è la variazione della tensione di uscita risultante da una data variazione nella differenza tra i terminali di ingresso. Vale a dire che se iniziamo con entrambi gli ingressi a 0 V, e poi cambiamo l'ingresso + a + 1 mV (mantenendo l'ingresso - a 0 V) ​​e se la tensione di uscita cambia di 1 V, il guadagno ad anello aperto dell'amplificatore operazionale è 1000.

Gli amplificatori operazionali ideali hanno un guadagno ad anello aperto infinito; gli amplificatori operazionali del mondo reale hanno un guadagno ad anello aperto molto ampio ma limitato. Assumiamo un comportamento ideale perché:

1. Il guadagno nel mondo reale è sufficientemente elevato che per scopi pratici può essere modellato in modo soddisfacente come infinito e
2. Semplifica il processo di progettazione.

Se consideriamo il comportamento ideale (guadagno infinito), qualunque sia l'uscita dell'amplificatore operazionale in un dato momento, il segnale della differenza di ingresso deve essere infinitamente più piccolo, ovvero differenza zero. Per il caso a ciclo aperto, abbiamo ancora un'amplificazione infinita e per il caso di feedback, abbiamo il nostro guadagno definito dal feedback.