Operationele versterkers

[Djimzie]

Goeiedag,

Bij het bestuderen van operationele versterkers, komt de term 'virtuele kortsluiting' voor.

Ik vind dit begrip zeer vaag en vraag hierdoor hulp aan jullie.

Kan er iemand mij dit expliciet uitleggen?

alvast bedankt.

[ZVdP]

Stel je hebt een opamp waarbij er een terugkoppeling is van de uitgang naar de min-klem.

In dit geval is er virtuele kortsluiting, wat wil dit nu zeggen:

Stel dat, door een storing, de uitgangsspanning van de opamp een klein beetje stijgt. Hierdoor zal ook de spanning aan de min-klem van de opamp stijgen (door de terugkoppeling). Het spanningsverschil aan de ingang (V⁺-V^-) is nu gedaald. De uitgangsspanning (V=A*(V⁺-V^-)) zal als gevolg ook dalen.

Dus een spanningsstijging aan de uitgang wordt door de terugkoppeling tegengewerkt met een spanningsverlaging.

Analoog voor een spanningsdaling aan de uitgang.

We kunnen dus stellen dat de plus en de minklem van de opamp op dezelfde spanning gehouden worden.

Je kan het ook wat wiskundiger aantonen.

Stel we hebben een inverterende versterker (Rf in de terugkoppeling, R1 aan de min-klem):

V_out=A(V⁺-V^-)

We kunnen ook de spanning op de min-klem uitdrukken (aangezien er geen stroom in de min-klem loopt):

V^-=(Rf*V_in+R1*V_out)/(R1+Rf)

Nu substitueren we Vout van de eerste uitdrukking hierin:

V^-=(Rf*V_in+R1*A(V⁺-V^-))/(R1+Rf)

Dus:

V^-=(Rf*V_in+R1*A*V⁺)/(R1+Rf+R1*A)

In de limiet voor A naar oneindig krijgen we:

V^-=R1*A*V⁺/(R1*A)=V⁺

Virtuele korstluiting geldt dus bij terugkoppeling aan de minklem, en een hoge versterkingsfactor van de opamp.

En dit betekent dat de spanning op de min-klem (ongeveer) gelijk gehouden wordt aan de spanning aan de plus-klem.

[Djimzie]

Bedankt voor de verduidelijkende post:)