Bingung tentang "tanah" bagian dalam opamp
(baiklah. Saya TIDAK sedang membicarakan "tanah virtual" di seluruh pertanyaan ini /)
Seperti yang ditunjukkan gambar ini, sebuah opamp dapat dilihat sebagai:
Kita semua tahu bahwa opamp seperti ini memiliki dua input dan satu output - tegangan input hanyalah tegangan antara dua input - tetapi untuk tegangan output, sepertinya (dari gambar di atas) ada simbol "ground" di dalam opamp.
Karena opamp tidak memiliki port yang terhubung ke ground (Bumi asli), apa simbol "ground" itu? Jawaban ini memberikan penjelasan yang baik, menunjukkan bahwa "ground" sebenarnya adalah elektroda negatif dari suplai DC (The -Vsupply pada gambar di atas).
(Tunggu! Jangan tandai sebagai duplikat. Baca selanjutnya.)
Tetapi di sinilah pertanyaan saya muncul - Karena satu hal yang saya tahu adalah bahwa sebagian besar catu daya DC tidak dibumikan ke bumi yang sebenarnya - yaitu mengambang. Oleh karena itu, kita tidak tahu berapa tegangannya yang mengacu pada bumi yang sebenarnya. Mungkin pada catu daya DC negatif, ia masih memiliki, katakanlah, tegangan 1V yang mengacu pada bumi yang sebenarnya.
Ini semua baik-baik saja sampai kita membumikan (ke Bumi nyata) masukan non-pembalik dan menghubungkan masukan pembalik ke keluaran untuk membentuk rangkaian umpan balik negatif. yaitu gambar di bawah ini
Kemudian pada saat terjadi tegangan diantara kedua masukan tersebut maka keluaran tersebut akan menghasilkan tegangan. Tapi TUNGGU ... Tegangan output itu tidak dihasilkan mengenai Bumi yang sebenarnya - tetapi mengenai negatif dari suplai DC mengambang (Seperti jawaban terkait dan dijelaskan sebelumnya)! Artinya jika -Vsupply masih memiliki tegangan 1V untuk bumi yang sebenarnya, output akan selalu ditambah 1V dari bumi yang sebenarnya!
Yah, saya juga melakukan eksperimen terkait pertanyaan ini yang telah membingungkan saya selama lebih dari seminggu. Saya tidak menemui masalah seperti itu sama sekali, karena bahkan untuk catu daya DC mengambang, masih mempertahankan tegangan nol yang baik yang mengacu pada tanah (bumi nyata) ... Saya tidak tahu mengapa catu daya DC mengambang dapat bekerja sebaik itu , seperti yang dibumikan ... (Mengapa? tolong beri tahu saya mengapa) - Tapi bagaimanapun, itu mengambang - yang berarti tidak ada jaminan bahwa sisi negatif dari suplai DC selalu persis 0V mengacu pada bumi yang sebenarnya. ..
Saya cukup pemula di bidang listrik .. Apakah ada sesuatu yang saya salah paham di atas? Memang, konsep landasan dan mengambang tampaknya sangat sulit bagi saya ...
Jawaban
Karena penguatan keluaran dari sebuah opamp sangat besar, tidak masalah apakah simbol arde untuk sumber tegangan keluaran adalah rel -ve, rel + ve, atau beberapa titik di tengah-tengah antara keduanya, kesalahan memindahkannya di antara keduanya. titik-titik tersebut akan dikerdilkan oleh kesalahan tegangan offset masukan penguat.
Simbol arde mungkin ditampilkan karena kelebihannya, tetapi jelas dilakukan secara tidak konsisten, hati-hati di pihak penulis agar tidak menunjukkan sumber tegangan output yang tidak direferensikan.
Sumber tegangan keluaran akan mendapatkan arus dari rel + ve dan arus sink ke rel -ve. Titik sebenarnya di mana persamaan gain direferensikan adalah beberapa titik antara rel yang ditetapkan oleh rasio resistor, dan kapasitor eksplisit atau tersesat, sehingga akan bervariasi dengan frekuensi.
Simbol ground di dalam op-amp di gambar atas Anda dimaksudkan untuk mewakili tegangan pusat yang tepat antara suplai Vpos dan Vneg. Jadi jika Anda menghubungkan Vneg ke ground, titik tengah alami adalah antara Vpos dan ground.
Tetapi ini hanya perkiraan untuk hal-hal DAN, tidak masalah jika Anda menganggapnya relatif terhadap pin suplai negatif karena ... gain loop terbuka yang tinggi dari op-amp (dan umpan balik negatif) memastikan bahwa input Vin - sama dengan input Vin + dan memaksa Vout menjadi persis seperti yang dibutuhkan untuk memastikan bahwa situasi tetap demikian. Artinya Vin + menjadi titik acuan "raja".
Sebuah op amp dirancang untuk bekerja dengan umpan balik negatif. Dalam skema di bawah ini, mengabaikan tegangan dan arus offset, dan dengan asumsi op amp beroperasi di wilayah liniernya,
\$V_{Out}+V_{In-} = V_{In+}+V_{Ref}\$
atau
\$V_{In+}-V_{In-} = V_{Out}-V_{Ref}\$
Dari persamaan ini, jelas bahwa "ground" yang menjadi acuan keluaran disuplai oleh \$V_{Ref}\$. Ini secara intrinsik tidak terkait dengan rel negatif dari catu daya, atau ke arde di catu daya terpisah. Kita bisa mengikat \$V_{Ref}\$ untuk salah satu dari ini (dengan asumsi dalam kasus pertama bahwa op amp adalah "rail to rail") tetapi di mana "ground" dari output diatur, hanyalah pilihan desainer.
mensimulasikan sirkuit ini - Skema dibuat menggunakan CircuitLab