Apenas um minuto! Não estou tentando entender o que o feedback negativo faz eventualmente ou por que deveria ser usado. Estou tentando entender como o circuito atinge o estado estacionário e como, passo a passo, o feedback negativo faz com que Vout seja o mesmo que Vin. Isso não foi tratado adequadamente em outras respostas.
Vamos supor que o amplificador operacional tenha um ganho de 10.000, uma fonte de 15V e Vin seja de 5V.
De acordo com o meu entendimento, é assim que acontece:
- é 5V, então deve ser 50.000V. No entanto, é limitado a 15V pela fonte de alimentação do amplificador operacional.
- é aplicado novamente a , mas é subtraído de devido aofeedbacknegativo
- Portanto, a tensão diferencial de entrada agora é de 5V - 15V = -10V
- Este é então amplificado para -15V pelo amplificador operacional (devido à saturação)
- Agora -15V é aplicado a através de feedback negativo, mas é adicionado a 5V, devido ao duplo negativo
- Então agora entrada diferencial é 20V, e é 15V (devido à saturação)
- Parece que cada vez que o amplificador operacional atinge a saturação, apenas inverte a saída
Obviamente, fiz algo errado aqui. A saída nunca vai se estabilizar em 5V dessa maneira. Como de fato, isso funciona?
Devido às excelentes respostas, eu (acho) compreendi o funcionamento do feedback negativo. De acordo com o meu entendimento, é assim que acontece:
Digamos por simplicidade que a entrada é um passo perfeito para 5V (caso contrário, a saída seguiria a entrada transitória, tornando tudo 'contínuo' e difícil de explicar em etapas).
- No começo, a entrada é 5V, e agora a saída está em 0V, e 0V está sendo retornado para
- Então agora a tensão diferencial é de 5V. Como o ganho do amplificador operacional é de 10.000, ele deseja produzir uma saída de 50.000V (praticamente limitada pela tensão de alimentação), assim a saída começará a aumentar rapidamente.
- Vamos considerar o momento em que essa saída atinge 1V.
- Neste momento, o feedback também será de 1V e a tensão diferencial cairá para 4V. Agora, a tensão 'alvo' do amplificador operacional será de 40.000V (por causa do ganho de 10.000 e, novamente, limitado a 15V pela fonte de alimentação). Assim, o V_out continuará aumentando rapidamente.
- Vamos considerar o momento em que essa saída atinge 4V.
- Agora, o feedback também será de 4V e a tensão diferencial cairá para 1V. Agora, o 'alvo' do amplificador operacional é de 10.000V (limitado a 15V pela fonte). Assim ainda vai continuar a aumentar.
O padrão emergente é: a entrada diferencial causa aumento em V_out, o que causa aumento na tensão de realimentação, o que causa diminuição na entrada diferencial, o que diminui a tensão de saída do 'alvo' do op-amp. Esse ciclo é contínuo, o que significa que podemos dividi-lo em intervalos ainda mais curtos para investigação. De qualquer forma:
- Vamos considerar o momento em que essa saída atinge 4.9995V. No momento, o feedback é de 4,9995V, portanto a tensão diferencial cai para 0,0005V . Agora o objectivo do op-amp é 0,0005 V * 10 , 000 = 5 V .
No entanto , se o amplificador operacional atingir 4,9998V, agora a tensão diferencial será de apenas 0,0002V. Assim, a saída do amplificador operacional deve diminuir para 2V. Por que isso não acontece?
Acredito que finalmente entendi o processo:
E se a saída do amplificador operacional diminuir para abaixo de 4.9995V, o feedback diminuirá, fazendo com que a tensão diferencial aumente, levando a saída do amplificador operacional para 4.9995V.