Realimentação negativa e condição de curto virtual

A equação de malha aberta

Um amplificador operacional com realimentação de tensão pode ser aproximado em CC por $V_o=A(V_+-V_-)$ enquanto a saída permanecer em sua faixa permitida. Um grande ganho de malha aberta significa que uma pequena entrada diferencial pode comandar uma grande saída. Não significa que as entradas sejam automaticamente iguais. Corrente de polarização de entrada e restrições de modo comum também existem em dispositivos reais.

A realimentação negativa devolve uma mudança da saída à entrada inversora de modo que reduza o erro diferencial. Para uma malha linear estável com ganho adequado e margem de saída, V− aproxima-se de V+. Essa é a aproximação de “curto virtual”. Nenhum fio coloca as duas entradas em curto, e a condição falha quando a saída satura, as entradas excedem sua faixa de modo comum ou a malha é instável.

Exemplo de ganho finito

Em um seguidor de tensão, conecte a saída diretamente a V− e aplique Vin a V+. Então $V_o=A(V_{in}-V_o)$, portanto o ganho é A/(1+A). Com A = 100000 e Vin = 1 V, a saída é 0.999990 V e a entrada diferencial é aproximadamente 10 μV. O resultado está próximo de 1 V porque a malha consegue corrigir o erro, não porque a equação de entrada de malha aberta desapareceu.

Se a faixa de saída permitida for presumida como 0.2–3.1 V em uma alimentação de 3.3 V, solicitar uma saída de seguidor de 3.2 V viola a premissa. A previsão de pequeno erro é inválida. Esses limites são valores didáticos; um componente real selecionado exige as condições de sua folha de dados, carga de saída e temperatura.

Verifique o sentido da realimentação

Imagine um pequeno aumento da saída. No seguidor, V− aumenta, a diferença de entrada diminui e a saída comandada se move para baixo. Isso é realimentação negativa. Conectar a saída a V+ pode, em vez disso, reforçar o aumento e levar a um estado semelhante ao de um comparador; a regra de curto virtual não pode corrigir essa topologia.

Antes de calcular um ganho por resistores, desenhe o caminho da realimentação e identifique os limites de entrada e saída. Veja a discussão da TI sobre ganho e largura de banda para diferenças entre arquiteturas de amplificadores e exigências de compensação.