05 0 Openloop Comparator with 2Signals

Summary

In diesem Video wird die Anwendung des Operationsverstärkers (OPM) im Open-Loop-Modus erklärt. Der Sprecher führt durch verschiedene Schaltungskonfigurationen, bei denen periodische Eingangssignale entweder an den invertierenden oder nicht invertierenden Eingang des OPM angelegt werden. Es werden wichtige Konzepte wie die Differenzspannung und die Auswirkungen auf den Ausgangssignalverlauf, einschließlich der Sättigung und der Kreuzungspunkte der Signale, besprochen. Zudem wird eine Simulation gezeigt, die die Funktionsweise eines Open-Loop-Komparators mit periodischen Signalen demonstriert. Ziel ist es, das Verständnis für die Praxisanwendung von OPMs zu fördern.

Takeaways

• 😀 Die Anwendung des Operationsverstärkers (OPV) im Open-Loop-Modus führt zu einem Ausgangssignal, das durch die Differenzspannung zwischen den Eingängen des OPV multipliziert mit der Open-Loop-Verstärkung bestimmt wird.
• 😀 Im Open-Loop-Modus kann die Verstärkung des OPV zwischen 10^5 und 10^8 liegen, was zu einem Ausgangssignal mit einer Rechteckform führt.
• 😀 Wenn ein periodisches Signal in den inverting Eingang des OPV eingespeist wird, wird das Ausgangssignal als inverting bezeichnet.
• 😀 Wenn das nicht-invertierende Eingangssignal mit Masse verbunden ist, spricht man von einem Inverting Zero Crossing Comparator.
• 😀 Ein OPV wird auch als Comparator bezeichnet, wenn das nicht-invertierende Eingangssignal mit einem positiven oder negativen Spannungslevel verbunden ist.
• 😀 Das Ausgangssignal eines OPVs im Open-Loop-Modus kann entweder in positiver oder negativer Sättigung sein, abhängig von der Differenzspannung zwischen den Eingängen.
• 😀 Wenn sowohl das inverting als auch das nicht-invertierende Eingangssignal periodische Signale unterschiedlicher Frequenzen haben, wird die Differenz zwischen diesen Signalen berechnet und mit der Open-Loop-Verstärkung multipliziert.
• 😀 Ein Beispiel für die Verwendung eines OPV zeigt die Simulation mit zwei periodischen Signalen unterschiedlicher Frequenz, was zu einer Kreuzung der Signale und einer Sättigung des Ausgangssignals führt.
• 😀 Bei der Simulation der OPV-Schaltung ist es wichtig, die Frequenzen und Amplituden der Eingangssignale zu berücksichtigen, um das Verhalten des Ausgangssignals zu verstehen.
• 😀 Wenn die Frequenzen der Eingangssignale gleich sind, wird es keine signifikanten Kreuzungen im Ausgangssignal geben, was zu einem konstanten Ausgang führen kann.

Q & A

Was ist der Zweck eines Open-Loop-OPMs?

Ein Open-Loop-OPM wird verwendet, um den Unterschied zwischen den Eingangs- und Ausgangssignalen zu verstärken, ohne dass eine Rückkopplungsschleife vorhanden ist. Der Verstärkungsfaktor kann zwischen 10^5 und 10^8 liegen, was zu einer großen Ausgangsspannung führt.

Was passiert, wenn das periodische Signal an den Inverting-Eingang eines OPMs angelegt wird?

Wenn ein periodisches Signal an den Inverting-Eingang des OPMs angelegt wird, wird die Schaltung als Inverting-Verstärker bezeichnet, der das Signal invertiert und verstärkt.

Was ist ein Zero-Crossing-Detektor oder Komparator in einer OPM-Schaltung?

Ein Zero-Crossing-Detektor oder Komparator vergleicht das Signal mit einem Nullniveau. Wenn der Eingangssignal das Nullniveau überschreitet, ändert der Ausgang seinen Zustand, was als ein Überqueren des Nullpegels bezeichnet wird.

Wie beeinflusst die Differentialspannung zwischen den Eingängen die Ausgangsspannung eines Open-Loop-OPMs?

Die Ausgangsspannung eines Open-Loop-OPMs wird durch die Differentialspannung zwischen dem Non-Inverting- und dem Inverting-Eingang bestimmt, multipliziert mit dem Open-Loop-Gain des OPMs. Dies führt zu einer großen Verstärkung des Signals und kann in einem Rechtecksignal resultieren.

Was passiert bei der Simulation eines OPMs, wenn verschiedene Frequenzen an die Eingänge angelegt werden?

Wenn an die Eingänge des OPMs verschiedene Frequenzen angelegt werden, wird die Ausgangsspannung durch die Differenz der Eingangssignale bestimmt. Der Ausgang zeigt Kreuzungspunkte zwischen den beiden Signalen, was zu einer Periodizität und einer möglichen Rechteckwellenform führt.

Wie bestimmt man den Punkt der Ausgangssättigung bei einem Open-Loop-OPM?

Der Punkt der Ausgangssättigung tritt auf, wenn die Differentialspannung zwischen den Eingängen so hoch wird, dass der OPM das maximale positive oder negative Versorgungsspannungsniveau erreicht. In diesem Fall bleibt der Ausgang auf dem Sättigungswert, bis sich die Eingangsbedingungen ändern.

Was bedeutet es, wenn ein Signal im Open-Loop-OPM als 'positive Sättigung' bezeichnet wird?

Positive Sättigung bedeutet, dass die Ausgangsspannung des OPMs den maximalen positiven Wert erreicht, typischerweise die Versorgungsspannung des OPMs, weil das Eingangssignal die erforderliche Bedingung für einen positiven Ausgang überschreitet.

Wie beeinflusst die Frequenz der Eingangssignale die Ausgangsform eines OPMs?

Die Frequenz der Eingangssignale bestimmt, wie oft die Kreuzungspunkte zwischen den Signalen auftreten. Wenn die Frequenzen unterschiedlich sind, entstehen unterschiedliche Perioden und Übergänge im Ausgangssignal, was die Schaltung als einen Komparator arbeiten lässt.

Was passiert, wenn die Frequenzen der beiden Eingangssignale im OPM übereinstimmen?

Wenn die Frequenzen der beiden Eingangssignale übereinstimmen, gibt es keine klaren Kreuzungspunkte zwischen den Signalen, und der Ausgang bleibt konstant oder zeigt keine signifikanten Änderungen. In diesem Fall würde der Komparator keine nützliche Information liefern.

Warum wird die Simulation eines Open-Loop-OPMs häufig mit idealen Annahmen durchgeführt?

Die Simulation eines Open-Loop-OPMs wird häufig mit idealen Annahmen durchgeführt, um die theoretischen Funktionen und Verhaltensweisen zu untersuchen, ohne die Einschränkungen von realen Komponenten wie Verstärkungsverlusten oder Nichtlinearitäten zu berücksichtigen. Dies hilft, das grundlegende Verständnis der Schaltung zu fördern.