Усилитель OP AMP без цепи обратной связи, без сервоуправления | упражнение 1 Видео 2/2

Операционный усилитель OP AMP со следующими реальными характеристиками: входной импеданс Zin = 1[MΩ], выходной импеданс Zout = 100[Ω] и коэффициент усиления A = 10 000, питается от дробного источника постоянного напряжения Vcc = 30[B] и Vee = - 30[B]. Усилитель OP AMP является неинвертирующим, то есть на его неинвертирующий вход V+ через Rs поступает сигнал Vs. Определите выходное напряжение Vout, зная, что исходный сигнал Vs = 1[мВ], расчеты производятся по его реальным характеристикам. Сигнал Vs = 1[мВ] испытывает падение напряжения на Rs, затем проходит через усилитель и усиливается. На выходе сигнал Vout усиливается по амплитуде, но его форма остается такой же, как и на входе V+ , так как V+ - неинвертирующий вход (сигнал на выходе не инвертируется). Это неконтролируемая схема OP AMP, поскольку выходной сигнал Vout не направлен ни на один из двух входов, нет петли/обратного канала. Если бы существовал обратный путь, связывающий выход с одним из входов V+ или V-, то обратный ток, т.е. так называемые токи смещения, проходящие через внешние по отношению к ОП резисторы, создавали бы падения напряжения на резисторах смещения и, следовательно, позволяли бы корректировать V+ и V-, если необходимо, так, чтобы Vout оставался на заданном значении, точно в зависимости от значений резисторов, чтобы выходное напряжение Vout не было насыщенным. Это принцип работы системы управления: В частности, если V+ или V- изменяется в сторону увеличения, например, Vout будет дрейфовать, Vout превысит определенное значение, выходное напряжение Vout станет больше, и тот факт, что Vout больше, вызовет больший обратный ток, который, в свою очередь, создаст большее падение напряжения на внешних поляризационных резисторах OP AMP; Таким образом, Vout не зависит от изменения V+ или V- благодаря этому сервоуправлению. Цель - проверить, можно ли использовать OP AMP без цепи обратной связи. Если Vout больше, чем напряжение питания Vcc или Vee в абсолютном выражении, усилитель считается насыщенным, поскольку выходной сигнал Vout больше не будет иметь ту же форму, что и сигнал, поданный на вход. Vout будет обрезан так, что его амплитуда останется равной Vcc или Vee, чего мы и пытаемся избежать. OP AMP используется для усиления сигнала, а не для его изменения. Бывают ситуации, когда нужно обрезать сигнал, но это не одна из них. Расчеты показывают, что Vout = 9,891[В] меньше, чем Vcc и Vee, поэтому OP AMP не насыщен. Примечание: старые OP AMP работали при Vcc = 35[В] и даже немного выше, но в настоящее время некоторые усилители работают при очень низких напряжениях питания, таких как Vcc = + 5[В] и Vee = - 5[В], и в этом случае наш нынешний усилитель полностью насыщен, а выходной сигнал будет клиппирован и не будет иметь той же формы. Вывод: OP AMP может использоваться без петли обратной связи, в зависимости от его характеристик, коэффициента усиления AOP и амплитуды входного сигнала.