Zdezorientowany wewnętrzną „podstawą” Opampa
(cóż. NIE mówię o „wirtualnym podłożu” w tym pytaniu /)
Jak pokazano na rysunku, wzmacniacz operacyjny można postrzegać jako:
Wszyscy wiemy, że opamp jak to ma dwa wejścia i jedno wyjście - napięcie wejściowe jest po prostu napięcie między tymi dwoma wejściami - ale dla napięcia wyjściowego, to wygląda (na rysunku powyżej) znajduje się symbol „ziemia” wewnątrz opamp.
Skoro wzmacniacz operacyjny nie ma żadnych portów podłączonych do ziemi (prawdziwej Ziemi), czym jest ten symbol „masy”? Ta odpowiedź daje dobre wyjaśnienie, pokazując, że „uziemienie” jest w rzeczywistości elektrodą ujemną zasilania prądem stałym (-Vsupply na powyższym rysunku).
(Czekaj! Nie oznaczaj tego jako duplikatu. Czytaj dalej).
Ale właśnie w tym miejscu pojawia się moje pytanie - ponieważ jedno, co wiem, to to, że większość zasilaczy prądu stałego nie jest uziemiona do prawdziwej ziemi - tj. Są pływające. Dlatego nie wiemy, jakie jest jego napięcie w odniesieniu do prawdziwej Ziemi. Może na minusie zasilania DC nadal ma, powiedzmy, napięcie 1 V w odniesieniu do prawdziwej Ziemi.
Wszystko jest w porządku, dopóki nie uziemimy (do prawdziwej Ziemi) nieodwracającego wejścia i nie podłączymy odwracającego wejścia do wyjścia, aby utworzyć obwód ujemnego sprzężenia zwrotnego. tj. obraz poniżej
Następnie, gdy między dwoma wejściami jest napięcie, na wyjściu będzie wytwarzane napięcie. Ale CZEKAJ ... To napięcie wyjściowe nie jest produkowany w odniesieniu do prawdziwej Ziemi - ale dotyczące negatyw pływających zasilania DC (jako połączonej odpowiedzi i poprzedni wyjaśnione)! Oznacza to, że jeśli -Vsupply nadal ma napięcie 1 V w odniesieniu do rzeczywistej Ziemi, wyjście zawsze będzie plus 1 V w odniesieniu do rzeczywistej ziemi!
Cóż, przeprowadziłem także eksperymenty dotyczące tego pytania, które wprawiało mnie w zakłopotanie przez ponad tydzień. W ogóle nie spotkałem się z takimi problemami, ponieważ nawet dla pływającego zasilania DC nadal utrzymywało dobre zero woltów w odniesieniu do ziemi (rzeczywistej ziemi) ... nie wiem, dlaczego pływający zasilacz DC może działać tak dobrze , tak jak uziemiony ... (Dlaczego? proszę powiedz mi dlaczego) - Ale w końcu jest pływający - co oznacza, że nie ma gwarancji, że strona ujemna zasilania DC ma zawsze dokładnie 0V w odniesieniu do rzeczywistej ziemi. ..
Jestem niezłym noobem w elektrotechnice .. Czy jest coś, co źle zrozumiałem powyżej? Rzeczywiście, koncepcja uziemienia i unoszenia się wydaje mi się piekielnie trudna ...
Odpowiedzi
Ponieważ wzmocnienie wyjściowe wzmacniacza operacyjnego jest tak duże, nie ma znaczenia, czy symbol masy dla źródła napięcia wyjściowego to szyna -ve, szyna + ve, czy jakiś punkt w połowie między nimi, błędy przenosząc je między punkty te zostaną przyćmione przez błąd przesunięcia napięcia wejściowego wzmacniacza.
Symbol masy jest prawdopodobnie pokazany z powodu nadmiaru, ale oczywiście niekonsekwentnie przeprowadzonego, ostrożność ze strony autora przed pokazaniem źródła napięcia wyjściowego, do którego nie ma odniesienia.
Źródło napięcia wyjściowego będzie dostarczać prąd z szyny + ve i odprowadzać prąd do szyny -ve. Rzeczywisty punkt, do którego odnosi się równanie wzmocnienia, to pewien punkt między szynami, który jest ustalany przez stosunki rezystorów i kondensatory jawne lub zbłąkane, więc będzie się zmieniać wraz z częstotliwością.
Symbol uziemienia wewnątrz wzmacniacza operacyjnego na górnym zdjęciu ma przedstawiać dokładne napięcie środkowe między zasilaniem Vpos i Vneg. Więc jeśli podłączysz Vneg do ziemi, naturalny punkt środkowy znajduje się między Vpos a ziemią.
Ale to tylko przybliżenie rzeczy ORAZ nie ma znaczenia, jeśli założysz, że jest to odniesione do ujemnego styku zasilania, ponieważ ... wysokie wzmocnienie w otwartej pętli wzmacniacza operacyjnego (i ujemne sprzężenie zwrotne) zapewnia, że wejście Vin - równa się wejściu Vin + i to zmusza Vout do bycia dokładnie tym, czym musi być, aby zapewnić, że sytuacja taka pozostanie. Oznacza to, że Vin + staje się „królem” punktem odniesienia.
Wzmacniacz operacyjny jest przeznaczony do pracy z ujemnym sprzężeniem zwrotnym. Na schemacie poniżej, pomijając napięcie i prąd przesunięcia oraz zakładając, że wzmacniacz operacyjny działa w swoim obszarze liniowym,
\$V_{Out}+V_{In-} = V_{In+}+V_{Ref}\$
lub
\$V_{In+}-V_{In-} = V_{Out}-V_{Ref}\$
Z tego równania jasno wynika, że „masa”, do której odnosi się wyjście, jest dostarczana przez \$V_{Ref}\$. Nie jest on wewnętrznie powiązany z ujemną szyną zasilacza ani z uziemieniem w rozdzielonym zasilaczu. My mogliśmy powiązać \$V_{Ref}\$ do któregokolwiek z nich (zakładając w pierwszym przypadku, że wzmacniacz operacyjny jest „szyna do szyny”), ale gdzie „masa” wyjścia jest ustawiona, jest to po prostu wybór projektanta.
zasymuluj ten obwód - schemat utworzony za pomocą CircuitLab