Điện trở âm, tác động đến nguồn điện áp?

Theo đó , nếu thì điện trở đầu vào là và nếu chúng ta giả sử rằng op amp là lý tưởng. Vì vậy, điện trở âm song song với nguồn điện áp .$R_1=R_2=R$$R_{in}=-R_3$$V_s$

• Tôi có hiểu rõ điều này không, trong trường hợp này nguồn điện áp lý tưởng đóng vai trò là tải và điện trở đầu vào đóng vai trò là máy phát?$R_{in}=-R_3$

• Vậy làm thế nào có thể là nguồn điện áp lý tưởng có điện trở trong bằng 0, đóng vai trò là tải?$V_s$

• Nếu là nguồn điện áp thực có điện trở trong hữu hạn, thì tác động gì đến nguồn điện áp, tức là pin, sẽ có trong trường hợp này? Chúng ta có thể bằng cách nào đó phá hủy pin với dòng điện quá mức?$V_s$

Có, mạch opamp của bạn thể hiện điện trở -R3 chạm đất ở đầu vào opamp dương. Tôi nghĩ rằng câu hỏi của bạn là về nguồn điện áp sẽ làm gì khi có điện trở âm.

Dòng điện sẽ chảy ngược qua nguồn điện áp. Điều đó có nghĩa là điện trở âm đang tạo ra năng lượng và nguồn điện áp làm tiêu tan nó. Vậy là được rồi. Trong thực tế, điện trở âm luôn tạo ra công suất trừ khi điện áp trên chúng bằng 0, giống như điện trở dương luôn hấp thụ năng lượng trừ khi điện áp trên chúng bằng không. Đây là một lý do tại sao chúng ta không có điện trở âm như chúng ta làm điện trở dương. Các điện trở âm sẽ phải sản xuất điện.

Để xem ai đang chú ý khi anh ta nói về điện trở âm, giáo sư mạch của tôi ở trường đại học đã kết thúc bằng cách nói "... và tôi có một lọ thuốc trong văn phòng của tôi. Bất cứ ai muốn gặp một người đều có thể đến sau." và sau đó nhìn xung quanh để xem ai cười. Tôi ngạc nhiên khi thấy nhiều người đang ngây người tự hỏi tại sao một vài người trong chúng tôi lại cười thầm.

Tôi nghĩ rằng sự nhầm lẫn xuất phát từ thực tế là chúng ta hiếm khi gặp phải các điện trở âm và bạn đã quen nghĩ về một nguồn điện áp là sản xuất năng lượng, không hấp thụ nó. Nếu vậy, bạn cần mở rộng tầm nhìn của bạn. Điều duy nhất một nguồn điện áp lý tưởng được đảm bảo để làm là giữ điện áp trên nó không đổi. Đó là sự thật cho dù là phải có nguồn hoặc chìm hiện tại để làm điều đó. Có những trường hợp trong các mạch thông thường nơi chúng ta có các nguồn điện áp được dự định để làm việc bằng cách chìm dòng điện. Đó là cơ bản những gì một điều chỉnh shunt là. Một diode Zener là một thành phần thụ động thực hiện điều này.

Bạn phải nhận ra rằng một nguồn điện áp, đặc biệt là nguồn điện áp lý tưởng được sử dụng để phân tích lý thuyết như trên, không giống như một nguồn cung cấp điện. Bộ nguồn có thể cố gắng mô phỏng nguồn điện áp lý tưởng, ít nhất là đối với một số giới hạn trong hoạt động góc phần tư thứ nhất, nhưng nguồn điện áp lý tưởng thực sự hoạt động cho tất cả các dòng điện từ -∞ đến +.

Nếu nguồn điện áp có điện trở dương, nó sẽ giống như có nguồn điện áp lý tưởng với điện trở dương nối tiếp với nó. Điện trở hàng loạt thêm, cho dù chúng là âm hay dương. Hiệu ứng từ quan điểm nguồn điện áp chỉ đơn giản là tổng của hai điện trở.

Lưu ý rằng nếu điện trở nguồn điện áp quá cao thì mạch sẽ không ổn định. Xem xét một điện trở âm mạch hở. Nó sẽ ổn định ở chính xác 0 volt, nhưng ngay khi có một chút điện áp trên nó, nó sẽ nhanh chóng chạy đến điện áp vô hạn dương hoặc âm, tùy thuộc vào dấu hiệu của điện áp khởi động.

Rõ ràng các mạch thực không thể đi đến điện áp vô hạn. Trong trường hợp mạch opamp của bạn, đầu ra opamp chỉ có thể vào đường ray cung cấp của nó. Một khi điều đó xảy ra, nó sẽ không hoạt động như một kháng cự tiêu cực.

Hãy phân tích những gì đang diễn ra trong mạch này:

Giả sử rằng điện áp ở mỗi đầu vào của opamp bằng nhau.

Điều đó có nghĩa là thông qua R1 chúng ta có dòng điện sau:

$$\begin{equation} I_1 = \frac{Vs}{R1} \end{equation}$$

Dòng điện này không thể đến từ thiết bị đầu cuối opamp, vì vậy nó phải đi qua R2.

$$\begin{equation} I_1 = I_2 = \frac{Vo - Vs}{R2} \end{equation}$$

Hãy giải quyết cho điện áp đầu ra.

$$\begin{equation} Vs \cdot R2 = R1 \cdot (Vo - Vs)\\ Vo = \frac{Vs (R2 + R1)}{R1} \end{equation}$$

Và cuối cùng, có thể có một số dòng chảy qua R3.

$$\begin{equation} I_3 = \frac{Vs - Vo}{R3}\\ I_3 = \frac{Vs - \frac{Vs (R2 + R1)}{R1}}{R3}\\ I_3 = Vs \frac{-R2}{R1 \cdot R3}\\ I_3 = Vs \frac{-1}{R3} \end{equation}$$

Vì vậy, giả định ban đầu của chúng tôi về dòng điện chạy ra khỏi cực Vs dương là sai, nó thực sự chảy vào. Vì vậy, bạn đã đúng khi mạch này hoạt động tương tự như một máy phát / bộ sạc cho nguồn điện áp vì nó cung cấp điện trở lại nguồn thay vì lấy nó ra

Có một vài cách đi chính:

1. Điện áp nguồn thấp hơn điện áp đầu ra opamp. Làm thế nào thấp hơn được quyết định bởi điện trở R3.

2. Trong thực tế, opamp không lý tưởng. Nó có giới hạn cung cấp điện áp giới hạn và chỉ có thể tạo ra một dòng điện tối đa. Hầu hết các opamp tín hiệu loại thạch chỉ có thể nguồn / chìm một lượng dòng nhất định, theo thứ tự 40mA, do đó, có thể xảy ra rằng với một thiết lập cụ thể, nguồn sẽ không bao giờ đảo ngược và nó sẽ thoát như bình thường.

Vì vậy, nếu nguồn không lý tưởng và có một số kháng nội bộ thì sao? Các phương trình sẽ thay đổi một chút (bạn có thể tự phân tích nó), nhưng kết quả cuối cùng là bạn sẽ nhận được dòng điện nhỏ hơn một chút vào nguồn điện áp.

Điều này sẽ làm hỏng / phá hủy một nguồn pin? Chà, nó phụ thuộc rất nhiều vào pin bạn có, điện trở thực tế bạn có, và mức độ gần gũi của bạn với lý tưởng. Một số loại pin bạn không nên thử sạc (pin kiềm thông thường có xu hướng rò rỉ cao hơn nếu bạn cố sạc pin).

Rất khó để hiểu câu hỏi của bạn (bạn có thể thử chỉnh sửa câu hỏi của mình để sử dụng các câu ngắn hơn), nhưng tôi sẽ thực hiện một câu hỏi cuối cùng.

Có, nếu điện trở nguồn của V _S lớn hơn R3, opamp sẽ có phản hồi tích cực ròng và nó sẽ "chạy trốn". Một opamp lý tưởng sẽ cung cấp điện áp vô hạn, nhưng bất kỳ opamp thực tế nào cũng sẽ dừng ở đường ray cung cấp của nó, và tại thời điểm đó, dòng điện sẽ bị giới hạn ở điện áp cung cấp chia cho điện trở (dương) của R3.

Không có bí ẩn thực sự, thuật ngữ "kháng tiêu cực" làm cho nó có vẻ như nó là một thiết bị ma thuật nhưng nó không phải là.

Đầu tiên hãy tưởng tượng một kịch bản đơn giản hơn nhiều. Một pin H được kết nối với một pin L khác có điện áp thấp hơn thông qua một điện trở R. Đơn giản, H sẽ bắt đầu "sạc" L, điều đó có nghĩa là dòng điện sẽ chạy vào nó. Có bao nhiêu dòng điện phụ thuộc chủ yếu vào điện áp của H và R.

Bây giờ, điều gì sẽ xảy ra nếu bạn điều khiển giá trị điện áp của H để lượng dòng điện cuối cùng chảy vào L phụ thuộc vào điện áp của L? Cụ thể, để nếu điện áp của L tăng, dòng điện chạy vào nó tăng và nếu điện áp L giảm thì dòng điện chạy vào nó sẽ giảm (theo tỷ lệ). Nó sẽ tương đương về mặt toán học với việc có một điện trở âm thay thế. Đây chính xác là những gì mạch op-amp làm. R của chúng tôi là R3 trong mạch, pin L của chúng tôi là nguồn điện áp Vs và pin H đặc biệt của chúng tôi thay đổi điện áp theo điện áp L là mạch op-amp, điều chỉnh điện áp đầu ra để đáp ứng điều kiện đặc biệt của chúng tôi.

Điều này sẽ hoạt động cho đến khi đầu ra của op-amp gần với điện áp cung cấp của nó, nâng màn và phơi bày mánh khóe của chúng tôi.

Theo tôi hiểu, mạch chỉ giúp máy phát điện $V_s$ hành xử như điện trở trong của nó bằng 0 bằng cách bơm vào tải (phải được kết nối với $V_s$) một dòng điện thêm. Vì vậy, không có sự khác biệt nếu điện trở giữa các o của máy phát đã là 0. Trong mọi trường hợp, có giới hạn cho việc bơm thêm dòng điện bao nhiêu, tùy thuộc vào cả Vs và điện áp đầu ra tối đa của bộ khuếch đại.