Compreendendo este circuito com op. amplificadores

Estou estudando engenharia elétrica e encontrei um problema em que não posso continuar. É uma tarefa "simples", na qual estamos falando de um op.amp de inversão com 2 fontes de tensão, cada uma de 1V, enquanto todos os resistores são 10k, exceto o do feedback, que é 20k.

Eu sei que a solução é Uout = -7V, mas como chegar a esse resultado? Pelas equações que calculei, obtive resultado -0,5 ou -3V, mas nunca -7. E também simulei no LTSpice e obtive -7V.

Apreciará toda a ajuda!

esquemático

^{simular este circuito - esquemático criado usando o CircuitLab}

Esquema organizado para revisão do OP. [Transistor]

operational-amplifier basic

— E.Wood
fonte

Você já tentou a superposição? (Analisar com apenas uma das fontes de cada vez e adicionar os resultados.)

— Jashaszun

Copiei e arrumei o seu esquema para a sua revisão. Observe o alinhamento vertical das fontes de tensão com + na parte superior. Observe o ponto de símbolo de terra para, hum, terra. (Alguns padrões usam o símbolo para cima para significar V +.) Você pode excluir o original ou o meu.

— Transistor

Permitirei que outra pessoa faça as somas formal / geralmente, mas há uma abordagem fácil aqui que permitirá que você a resolva por inspeção.

Como você sabe, as entradas do amplificador operacional terão 0V em equilíbrio (se houver feedback negativo e o amplificador operacional puder equilibrar). Então, vamos assumir isso.

Isso significa que 100uA está fluindo através de R3 e, como nossa entrada ideal de amplificador operacional não contribui em nada, 100uA deve estar fluindo para fora do R2, pela KCL.

Então agora sabemos que a tensão na junção de R1 / R2 / R5- deve ser -1V.

Portanto, a corrente através de R1 é 200uA, e a corrente que flui através de R5 deve, portanto, ser 300uA (100uA + 200uA). Portanto, a saída é de 6V abaixo de -1V ou -7V.

(rabisque as setas no esquema para manter as direções atuais, se isso ajudar).

— Spehro Pefhany
fonte

Muitíssimo obrigado! Eu fiquei confuso na parte R1-R2-R5, porque "como você sabe, há -1V?" então lembrei que R3 = R2 e, portanto, se a tensão "superior" for + 1V, a menor deverá ser -1V. É um simples desvio de tensão! Muito obrigado novamente!

— E.Wood