Elektroda.pl
Elektroda.pl
X

Wyszukiwarki naszych partnerów

Wyszukaj w ofercie 200 tys. produktów TME
Europejski lider sprzedaży techniki i elektroniki.
Proszę, dodaj wyjątek elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Wzmacniacze operacyjne - określenie kierunku prądów

messi97 22 Lis 2017 00:24 267 2
  • #1 22 Lis 2017 00:24
    messi97
    Poziom 1  

    Witam

    Mam problem z interpretacją zadań które robiłem na zajęciach - gdy Pan Doktor je nam tłumaczył wszystko wydawało się jasne, lecz podczas przygotowań w domu do sprawdzianu okazało się że nie rozumiem kilku zagadnień.

    Obydwa układy rozwiązywaliśmy analitycznie, mając wstępnie wartości rezystorów i napięcia wejściowe.

    Przykład ze zdjęcia 11 - zakładamy że napięcie Ur jest równe 0 (założenie że rezystancja między zaciskami nieskończenie wielka), więc potencjał w gałęzi z opornikiem 0,8k równy 0, stad też potencjał w węźle w gałęzi obok równy 0. Stąd wiemy że spadek napięcia na rezystorze 1k jest równy 5V, i dzięki temu znamy kierunek prądu 5mA (5V/1000 omów).
    Dalej, 2 rezystory 6k i 14k zastępujemy jednym 4,2k, obliczamy że spadek napięcia n nim jest równy 21V, więc potencjał węzła przy wyjściu ze wzmacniacza powinien być równy -21V, ale ze względu że wzmacniacz zasilamy napięciem +- 12V, to zakładamy że napięcie na wyjściu w stanie nasycenia może być równe maksymalnie +- 11V, stąd potencjał węzła -11V.
    Teraz pojawia się pierwszy problem którego nie rozumiem - do węzła o potencjale -11 V wpływa prąd 5mA, wypływa prąd 0mA (z założenia, bo gałąź ta prowadzi do następnego wzmacniacza, który na wejściu ma nieskończenie dużą rezystancje), więc wychodzi na to że żeby suma prądów w węźle była równa 0, prąd o wartości 5mA musi wpłynąć do wyjścia wzmacniacza operacyjnego. W tym miejscu mam pytanie, czy to jest właściwie możliwe? Rysowaliśmy schematy zastępcze, że wyjście możemy potraktować jako idealnie źródło napięcia z pewną rezystancją (lecz zakładamy że jest zerowa), lecz skoro na wyjściu ze wzmacniacza ma być napięcie, to czy prąd może płynąć do jego wnętrza?
    Dalej rozwiązując ten przykład, zakładamy że potencjał przy wejściu + do drugiego wzmacniacza jest równy -11V, więc skoro napięcie między zaciskami jest zerowe, to przy drugim wejściu również jest -11V. Potencjał ten przepisujemy do najbliższego węzła, i widać że zaznaczony jest prąd wypływający z masy, oraz wartość tego prądu 5,5mA. Czy potrafiłby ktoś opisać jak można dojść do tych wyników? Prąd wypływający z masy wydaje się całkowicie nielogiczny, lecz podejrzewam że przykład jest rozwiązany dobrze.

    Przykład ze zdjęcia 22 był rozwiązywany tak samo, i pojawia sie ten sam problem - do węzła w czerwonym kole wpływają dwa prądy, więc wychodzi na to, że prąd musi wypływać do środka wzmacniacza. Doktor tłumaczył nam, że nie wolno zakładać, że prąd do niego nie wpłynie - najpierw policzyliśmy potencjał gałęzi przy rezystorze 5k, napięcie na zaciskach równe 0, więc potencjał węzła przy ujemnym zacisku też równy 0, stąd wiemy że spadek napięcia jest równy 2 V i wyznaczamy kierunek prądu, w kierunku węzła w czerwonym kole.

    Jeśli jest to układ wzmacniacza ze sprzężeniem zwrotnym, to nie powinno być tak, że w każdym przypadku to prąd z wyjścia wzmacniacza wraca do jego zacisków wejściowych - a nie tak jak tutaj, że z zacisków płynie do wyjścia? Czy może jest to metoda pozwalająca ustalić tylko pewne potencjały, a pozostałe wartości są nieprawdziwe - tak samo jak np gdy zakładamy że tranzystor jest w stanie aktywnym, a później okazuje się ze założenie było błędne i wszystko co obliczyliśmy jest nie prawdziwe?

    Bardzo proszę o pomoc
    Pozdrawiam

    0 2
  • Pomocny post
    #2 22 Lis 2017 13:37
    trymer01
    Moderator Projektowanie

    messi97 napisał:
    prąd o wartości 5mA musi wpłynąć do wyjścia wzmacniacza operacyjnego

    Tak.
    messi97 napisał:
    lecz skoro na wyjściu ze wzmacniacza ma być napięcie, to czy prąd może płynąć do jego wnętrza?

    To nie jest sprzeczne. Prąd będzie wypływał z WO (source current) - gdy na wyjściu jest napięcie dodatnie albo wpływać gdy Uwy jest ujemne (dodatnie/ujemne wzgl. drugiego końca obciążenia). Bo wyobraź sobie, że do wy WO1 (zdj.21) dołączono opornik 1k ale podłączony drugim końcem do minus 12V - co się stanie?. Ano, WO utrzyma Uwy=-2V, na tym dodatkowym oporniku 1k będzie 12-2=10V, popłynie przez niego prąd 10mA ale od węzła do -12V. Skąd popłynie? - wpływa 1mA, więc reszta czyli 9mA musi wypłynąć z wy. WO.
    Napięcia w układzie są nadal te same, układ działa tak samo, ale prąd Iwy WO ma inny kierunek (i wartość).
    messi97 napisał:
    Prąd wypływający z masy wydaje się całkowicie nielogiczny,

    Jak to nielogiczny? - zapomnij że to "masa" - to dodatni potencjał wzgl. -11V, więc (jeśli posługujesz się konwencją "prąd płynie od plusa do minusa") więc prąd płynie z plusa (masy) do -11V i wynosi on I=U/R=11V/2k=5,5mA.
    Wszystko jest względne - masa to tylko nazwa i punkt odniesienia do pomiarów/liczenia napięć. Tak naprawdę to biegun zasilania - ujemny wzgl. +12V ale też jest on dodatnim biegunem zasilania wzgl. -12V.
    Równie dobrze można uznać, że układ jest zasilany napięciami +12V (dotychczasowa masa) i +24V (dotychczasowe +12V) a masą jest dotychczasowe -12V. Może Tobie będzie teraz łatwiej zrozumieć wypływ prądu z +12V ale gdy "ogarniesz" już nieco zagadnienie - uznasz że jednak system ±12V z masą pośrodku jest lepszy.
    messi97 napisał:
    Przykład ze zdjęcia 22 był rozwiązywany tak samo, i pojawia sie ten sam problem - do węzła w czerwonym kole wpływają dwa prądy

    Pomyliłeś nr-y zdjęć - chodzi chyba o nr 21?
    messi97 napisał:
    więc wychodzi na to, że prąd musi wypływać do środka wzmacniacza. Doktor tłumaczył nam, że nie wolno zakładać, że prąd do niego nie wpłynie

    To nie tak - te prądy 1mA i 0,333mA mają przeciwne zwroty, i kompensują się dając w wyniku 0,667mA prądu wpływającego ("sink current") do wy. pierwszego WO.
    Prąd jak najbardziej może wpływać do wy. WO. Poznaj nieco budowę WO. Przecież WO zasilany jest ±, więc może dawać Uwy=±, a więc i prądy Iwy=± - a co to znaczy?
    messi97 napisał:
    Jeśli jest to układ wzmacniacza ze sprzężeniem zwrotnym,

    to znaczy że napięcia mają się zgadzać, a prądy są wtórne - wartości wynikają z prawa Ohm'a a zwroty z biegunowości.
    WO operuje napięciami!
    Zwykle można Iwe WO przyjąć za pomijalnie małe (chociaż nie zawsze), ale prawie zawsze trzeba dobierać odpowiednie wartości oporników aby prądy wpływające/wypływające z wyjścia WO nie miały zbyt dużej wartości.
    A przećwicz sobie myślowo co by było gdyby opornik 6k miał wartość 2k albo 500 Ohm, jakie wartości i zwroty miałyby prądy.
    messi97 napisał:
    że w każdym przypadku to prąd z wyjścia wzmacniacza wraca do jego zacisków wejściowych - a nie tak jak tutaj, że z zacisków płynie do wyjścia?

    A to zależy od tego jaka konwencję stosujesz (prąd płynie od plusa do minusa czy odwrotną?) - i już to powinno Ci uświadomić, że to bez znaczenia, oraz od tego jaki układ wzm. i jakie napięcia we. Np. odwracający - na we. napięcie dodatnie -> Uwy ujemne-> prąd płynie z we. do wy. ale jeśli Uwe jest ujemne to Uwy jest dodatnie i prąd płynie...

    0
  • #3 22 Lis 2017 15:10
    krzysiek_krm
    Poziom 30  

    Witam,
    moim zdaniem analiza idealnego wzmacniacza operacyjnego jest łatwa.
    Przyjmuje się dość proste założenia:
    - impedancja wejściowa dąży do nieskończoności więc żadne prądy tam nie wpływają ani nie wypływają
    - wyjście jest idealnym źródłem napięciowym, o zerowej rezystancji wyjściowej oraz dowolnej zdolności wysyłania lub pochłaniania prądu
    - wzmocnienie w otwartej pętli dąży do nieskończoności, wzmacniacz "usiłuje" utrzymać zerowe napięcie pomiędzy swoimi wejściami, nie jest to fizyczne zwarcie, rzecz jasna
    Cała reszta to analiza mniej lub bardziej rozbudowanych obwodów R / L / C z ustawionymi w odpowiednich miejscach odpowiednimi napięciami.

    Pozdrawiam

    0
TME logo Szukaj w ofercie
Zamknij 
Wyszukaj w ofercie 200 tys. produktów TME
TME Logo