5.9: Resumen

En este capítulo hemos echado un vistazo más de cerca a las características del amplificador operacional. En primer lugar, encontramos que el límite de frecuencia superior es una función del parámetro op amp\(f_{unity}\), también conocido como el producto de ganancia de ancho de banda, y la ganancia de ruido del circuito. Cuanto mayor sea la ganancia, menor será la frecuencia de ruptura superior. Los amplificadores operacionales son capaces de una respuesta plana hasta CC. Si se utilizan capacitores de acoplamiento, la frecuencia de ruptura más baja se puede encontrar mediante el uso de análisis de red de conductores estándar. Cuando las etapas están en cascada, los resultados se hacen eco de los de etapas discretas en cascada. El más bajo\(f_2\) es dominante y se convierte en el sistema\(f_2\). El más alto\(f_1\) es dominante y establece el sistema\(f_1\). Si más de una etapa exhibe la frecuencia crítica dominante, la frecuencia crítica real será algo menor para\(f_2\) y algo más alta para\(f_1\).

Para hacer que el amplificador operacional sea incondicionalmente estable, se utiliza un condensador de compensación para adaptar la respuesta de frecuencia de bucle abierto. Además de la configuración\(f_{unity}\), este condensador también establece la velocidad de giro. La velocidad de giro es la tasa máxima de cambio del voltaje de salida con respecto al tiempo. El giro ralentiza los bordes de las señales de pulso y distorsiona las señales sinusoidales. La frecuencia más alta que un amplificador puede producir sin giro se llama ancho de banda de potencia. Con el fin de optimizar\(f_{unity}\) y velocidad de respuesta, algunos amplificadores están disponibles sin el condensador de compensación. Luego, el diseñador agrega la capacitancia suficiente para que el diseño sea estable.

Debido a ligeras imperfecciones entre los transistores de entrada, los amplificadores operacionales pueden producir pequeños voltajes de salida de CC llamados compensaciones. Las compensaciones se pueden reducir mediante la selección adecuada de resistencias. Se pueden usar circuitos de anulación simples para eliminar completamente el desplazamiento. Un desplazamiento variable debido a la variación de temperatura se llama deriva. Cuanto mayor sea la variación de temperatura, mayor será la deriva. La falta de coincidencia del transistor también significa que las señales de modo común no se suprimirán por completo. La relación de rechazo de modo común, CMRR, mide exactamente qué tan bien se suprimen las señales de modo común. Similar a CMRR es PSRR, la relación de rechazo de fuente de alimentación. PSRR mide qué tan bien suprime el ruido de la fuente de alimentación y la ondulación por el amplificador operacional. Tanto PSRR como CMRR son dependientes de la frecuencia. Sus valores máximos se encuentran en DC y luego disminuyen a medida que aumenta la frecuencia.

Finalmente, el ruido se caracteriza como una señal de salida aleatoria no deseada. El ruido en los circuitos de amplificador operacional puede caracterizarse por tres componentes: el ruido térmico de las resistencias de entrada y retroalimentación, la densidad de voltaje de ruido de entrada del amplificador operacional\(v_{ind}\), y su densidad de corriente de ruido de entrada,\(i_{ind}\). La combinación de estos elementos requiere una suma RMS. Para encontrar el voltaje de ruido de salida, el voltaje de ruido de entrada se multiplica por la ganancia de ruido del circuito. La relación de la señal de salida deseada y el voltaje de ruido se denomina, apropiadamente, la relación señal/ruido. Normalmente, la relación señal/ruido se especifica en decibelios.