Ningún elemento electrónico calcula las matemáticas y es simplemente un caso en el que las relaciones de voltajes y corrientes y retrasos y amplificaciones y secuencia y acumulación de electrones y la tasa de cambio de electrones, que fluyen en circuitos electrónicos pueden representarse mediante expresiones matemáticas. Lo mismo con la ingeniería mecánica. Es tan interesante que muchas de las relaciones en ingeniería eléctrica y mecánica pueden expresarse como una relación entre tres cuestiones, a saber, la reacción, los fenómenos aplicados y las características del dispositivo / entidad con el que se está tratando. Mencionemos algunos de estos, pero hay muchos más.
Tome a = F / m, donde la aceleración resultante de un cuerpo se debe a la fuerza aplicada al cuerpo en cuestión, dividida por la masa del propio cuerpo.
Tome I = V / R, donde la corriente resultante en una resistencia se debe a un voltaje aplicado a la resistencia dividido por el valor de la resistencia misma.
Tome Vc = (integral de la corriente I con el tiempo) / C, donde el voltaje resultante a través del condensador (es la integral de la corriente I a través de él) dividido por la capacidad del condensador mismo.
Tome Vl = (primer índice de cambio de corriente a través del inductor) * L, donde el voltaje resultante a través de un inductor es (el primer índice de cambio de corriente a través de él) multiplicado por el valor del inductor mismo.
Dado que en esta pregunta en particular estamos tratando con un amplificador operacional y condensadores y resistencias, bien podríamos explicar lo que está sucediendo de manera ingenieril en lugar de matemática.
Supongamos que estamos en un automóvil en el que hicimos nuestro propio indicador de velocidad al tener una hoja de cartón pesado colgando de una estructura en la parte superior del automóvil. El arrastre provocaría que el cartón pesado se asentara en un ángulo particular dependiendo del flujo de aire a su alrededor. Digamos que requerimos que la hoja de cartón permanezca en un ángulo particular, por lo tanto, requerimos un flujo constante a su alrededor o una velocidad constante. Si el automóvil disminuye la velocidad, el cartón colgaría en un ángulo más pequeño, mientras que si el automóvil va demasiado rápido, el ángulo sería más alto. Mientras tanto, el automóvil cubre continuamente la distancia. Ahora, para mantener una velocidad constante, todo lo que tenemos que hacer es acoplar el ángulo del cartón al acelerador del automóvil de manera que si el automóvil disminuye la velocidad, un ángulo más pequeño daría un acelerador más alto, mientras que si el ángulo del cartón es demasiado grande , el acelerador se reducirá. Matemáticamente hablando, la distancia recorrida por el automóvil es la integral del ángulo del cartón.
a. En un amplificador operacional, su voltaje de salida es igual a la diferencia entre la entrada no inversora y la inversora, multiplicada por una constante, por lo que básicamente el amplificador operacional es solo un amplificador de su voltaje de entrada.
si. Una resistencia pasa corriente a través de ella cuando se aplica un voltaje a través de ella y la corriente que fluye es inversamente proporcional al valor de la resistencia y directamente proporcional a la tensión aplicada. Entonces, una resistencia es una unidad que podemos usar para decidir un flujo particular de corriente dependiendo del voltaje que se le aplica.
C. El condensador consta de solo dos placas conductoras separadas por un aislante. Si uno conecta un extremo de la resistencia al lado positivo de una fuente de alimentación de CC, el otro extremo de la resistencia a un terminal del condensador y el otro terminal del condensador al terminal negativo de la fuente, lo que sucedería es que el voltaje a través del condensador aumentará mientras que el de la resistencia disminuirá reduciendo el flujo de corriente. Si el flujo de corriente en la resistencia debe permanecer constante, entonces lo que uno debe hacer es que, a medida que el voltaje a través del capacitor aumenta mientras que la resistencia se reduce, uno debe cambiar continuamente el suministro negativo a un valor más negativo para que la resistencia retendrá un voltaje constante a través de él, por lo tanto, un flujo de corriente constante. Este flujo de corriente constante que entra al condensador significaría que el terminal negativo del suministro debe reducirse continuamente a una velocidad constante. Entonces, mientras una placa en el condensador permanecería a un voltaje constante conectado a la resistencia, el otro extremo del condensador tendrá que moverse negativamente todo el tiempo para mantener el flujo de corriente tanto en la resistencia como en el condensador, una constante.
La conexión de una resistencia y un condensador cuando se usa en un integrador de amplificador operacional básicamente está haciendo lo que se describió anteriormente. Con la entrada no inversora conectada a tierra, la resistencia recibe un voltaje en un extremo mientras que el otro extremo está conectado a la entrada inversora. El condensador tiene un extremo conectado a la entrada inversora mientras que el otro extremo está conectado a la salida del amplificador. La corriente comenzará a fluir a través de la resistencia que carga el condensador, pero la entrada inversora al amplificador se verá afectada por esta acción y, por lo tanto, para retener un flujo de corriente constante a través de la resistencia, la salida del amplificador operacional operará y reaccionará al final del condensador conectado a él, para mantener la “tierra virtual” de modo que la corriente a través de la resistencia siga dependiendo de la función de entrada. Si la entrada es un voltaje de CC positivo, entonces se requiere que la corriente en la resistencia sea un valor constante y para que esto ocurra, la salida debe ser un voltaje continuamente variable o una forma de rampa triangular negativa.
Es todo electrónico, pero si uno lo descifra todo, cuando se conecta como se describe, el voltaje de la rampa en la salida del amplificador es la integral (negativa) de la corriente constante a través de la resistencia. Si la entrada es cualquier otra función, la corriente en la resistencia cambiará proporcionalmente a la función de entrada, debido a la “tierra virtual en la entrada inversora” mientras que el voltaje de salida del amplificador operacional se ajustará para seguir trabajando para mantener la corriente fluya en la resistencia una réplica del voltaje de entrada. Por lo tanto, decimos que la salida es la integral invertida de la entrada.
Si uno coloca una canica en una tubería transparente larga y cerrada llena de aceite viscoso, luego trata de mantener la canica a una altura constante sobre el suelo, si no se mueve y levanta continuamente la tubería transparente, la canica se hundirá en el suelo. Cuando el operador de esta acción se las arregla para mantener la canica a una altura constante sobre el suelo, “cayendo continuamente”, la tasa constante de elevación (flujo constante de fluido) del tubo transparente podría estar relacionada con la altura constante de la canica ( sobre el suelo a través de una integral. Tenga en cuenta que el tamaño de la canica o el tamaño de la tubería decidiría el flujo constante de fluido alrededor de la canica, qué flujo constante de fluido) decidiría a qué velocidad debe elevarse la tubería transparente. Bueno, en realidad son todas las funciones de ingeniería, pero podemos llamar el aumento de la tubería transparente, la integral de la posición de la canica o mejor aún, el flujo de corriente a su alrededor. Muévase con cuidado cuando use analogías, pero también es divertido considerar su equivalencia con nuestras funciones. Todas las operaciones de un amplificador operacional pueden simularse con un par de palancas (dos tipos / clases) conectadas entre sí donde producirían la entrada inversora y no inversora y cuando se mueven juntas, la salida permanece cero ……. Incluso las matemáticas de dos palancas mecánicas conectadas representan con tanta precisión lo que se espera de un amplificador operacional.