Gemäß dem virtuellen Kurzkonzept beträgt die Potentialdifferenz zwischen den Eingangsanschlüssen des Operationsverstärkers Null. Wie kann ein Operationsverstärker die Spannung verstärken?


Antwort 1:

Das Konzept des „virtuellen Kurzschlusses“ ist leicht zu merken, aber es ist nur eine Annäherung und gilt nur, wenn negatives Feedback verwendet wird. Hier ist eine typische invertierende Verstärkerkonfiguration:

Unter Vernachlässigung von Fehlerquellen ist die Ausgangsspannung für DC- und niederfrequente AC-Eingangssignale gegeben durch

Vout=VdifAolVout = Vdif*Aol

wo

VdifVdif

ist die Potentialdifferenz zwischen den Eingangsanschlüssen (V [+] - V [-]) und

AolAol

ist die Open-Loop-Verstärkung. Daher können wir die Gleichung neu ordnen, um zu geben

Vdif=Vout/AolVdif = Vout/Aol

Wenn wir beispielsweise ein +/- 12-V-Netzteil verwenden,

VoutVout

wird nicht größer als 12V sein. Für einen typischen Operationsverstärker

AolAol

wird in der Größenordnung von 10 ^ 6 sein, also

Vdif=12/106=12uVVdif = 12/10^6 = 12uV

.

Natürlich sind 12 uV kein Kurzschluss (0 V), aber wenn Ihr Eingangssignal viel größer als ist

VdifVdif

Es ist eine nützliche Annäherung zu sagen, dass durch negative Rückkopplung die Spannung bei V [-] gleich der Spannung bei V [+] wird.

Beachten Sie jedoch, dass dies nur für negatives Feedback gilt. Ohne Rückkopplung oder mit positiver Rückkopplung kann die Eingangsdifferenz viel größer sein.