sciencetalk

Hallo,

Als een opamp geschakeld wordt zoals een differentiele versterker (terugkoppeling naar de inverterende ingang) zal de opamp ernaar streven om de spanning op de inverterende ingang gelijk te houden aan de spanning op de niet-inverterende ingang. Waarom is dit? Kan men dit uitwendig verklaren of moet je hiervoor naar de inwendige opbouw van de opamp kijken?

Bedankt

Probeer eens het signaalpad te volgen. Verhoog ergens de spanning of laat een stroom vloeien, kijk hoe het signaal dan evolueert.

Bij analoge toepassingen is het gebruikelijk dat de inverterende en de niet-inverterende ingang vrijwel dezelfde spanning hebben. Als dit niet zo is zal de uitgang helemaal klem lopen tegen de min of tegen de plus van de voeding.

Het is juist het uitwendig circuit dat er voor moet zorgen dat de beide ingangen dicht bij elkaar blijven.

Het uitwendig circuit zorgt daar voor? Ben je daar zeker van? Een opamp heeft toch een zeer grote versterkingsfactor (ideaal oneindig) en bij een differentiele versterker kan die versterkingsfactor als volgt berekend worden:

Ao = uitgangsspanning/( spanning niet-inverterende ingang - spanning inverterende ingang)

En omdat Ao ideaal oneindig is volgt hieruit dat de verschilspanning nul is. Is dit dan niet iets waar de opamp van nature uit naar neigt?

De versterkingsfactor is niet oneindig, maar wel zeer groot, zodat je praktisch oneindig kunt aannemen.

Als je geen terugkoppeling zou hebben, en je brengt de ingangen op een spanning die b.v. 1 mV van elkaar verschilt, dan zal de uitgang helemaal naar boven of naar beneden schieten. Je kunt de verschilspanning op de ingangen rustig vergroten naar 1 of 2 of 5V zonder dat er aan de uitgang nog iets verandert. Die blijft gewoon "tegen de pen" staan.

Koppel nu de uitgang terug naar de inverterende ingang, en breng op de niet-inverterende ingang een spanning aan. Als die ingangsspanning hoger zou zijn dan de spanning op de inverterende ingang, dan zou de uitgang omhoog schieten, dus de inv. ingang ook. Als de ingangsspanning lager is dan de inv. ingang, dan wil de uitgang naar beneden en neemt de inv. ingang mee. De inv. ingang loopt dus in beide gevallen naar het niveau van de niet-inv. ingang toe. Tot er een evenwicht ontstaat waarbij ze beide praktisch gelijk zijn. En de uitgang is dan ook gelijk aan de ingangsspanningen.

Maar hoe kan je nu zeker weten dat de opamp niet op hol slaat? Dus stel dat de spanning aan de inverterende ingang negatief is tov de spanning op de niet inv. ingang. Dan wordt de uitgang positief en dus de inverterende ingang ook. Maar stel nu dat door dit effect de spanning op de inv. ingang veel groter wordt als die op de niet inv. ingang, dan wordt de uitgangsspanning negatief en dus de inv. ingang ook. En vanaf dat moment gaat toch alles slingeren. De uitgang zal weer positief worden, dan terug weer negatief,...

Waar doe ik iets mis?

De opamp zal niet gaan slingeren. De terugkoppeling van de uitgang naar de niet-inverterende ingang zorgt er juist voor dat elke neiging tot "weglopen" automatisch wordt gecorrigeerd.

Ik heb zelf op-amps gebruikt als buffer achter een potmeter. De loper van de potmeter zit direct aan de niet-inv. ingang, de uitgang zit direct aan de inv. ingang. Resultaat is dat de uitgang heel braaf de stand van de potmeter volgt.

Wat er wel kan gebeuren, als de ingangsspanning sprongsgewijze wordt veranderd, dan moet de uitgang dit volgen en dan kan er overshoot optreden. Maar die dempt binnen een paar perioden uit.

Het beste advies wat ik je kan geven is om er eens mee te gaan experimenteren. Bouw gewoon zo'n schakeling en hang er een scoop aan om te zien wat er gebeurt. Dat geeft beter inzicht dan alle getheoretiseer op papier.

Ok, bedankt. Ik zal je raad opvolgen.