Amplificadores Operacionales. Amplificador diferencial

[pic 1]

Confguraciones

Comparador

Amplificador inversor

Amplificador no inversor

Características

Compara dos voltajes y cambia su salida para indicar el voltaje es mayor.

(dónde [pic 2] es la tensión de alimentación y el amplificador operacional es alimentado por [pic 3] y [pic 4].)

Un amplificador inversor utiliza retroalimentación negativa para invertir y amplificar un voltaje. El R f resistor permite que algunos de la señal de salida

para ser devuelto a la entrada. Puesto que la salida es de 180 ° fuera de fase, esta cantidad se resta eficacia de la entrada, lo que reduce la entrada en el amplificador operacional. Esto aumenta la ganancia total del amplificador y

es apodado retroalimentación negativa. [1]

(porque [pic 5] es una tierra virtual)

Una tercera resistencia, de valor [pic 6][pic 7][pic 8][pic 9][pic 10][pic 11][pic 12][pic 13][pic 14][pic 15][pic 16][pic 17],

Añadido entre la entrada no inversora y tierra, aunque no es necesario, reduce al mínimo los errores debidos a las corrientes de polarización de entrada. [2]

La ganancia del amplificador se determina por la relación de R f de R en . Es decir:

Amplifica una tensión (se multiplica por una constante mayor que 1)

Aunque este circuito tiene una impedancia de entrada grande, adolece de error de corriente de polarización de entrada.

La no­inversora ([pic 18]) Y inversora ([pic 19]insumos) dibujan pequeñas corrientes de fuga en el amplificador operacional.

Estas corrientes de entrada generan tensiones que actúan como compensaciones de entrada no modeladas. Estos efectos no modeladas pueden dar lugar a ruido en la salida (por ejemplo, compensaciones o de deriva).

Suponiendo que las dos corrientes con fugas están emparejados, su efecto puede ser mitigado por asegurar la impedancia DC mirando hacia fuera de cada entrada es la misma.

La tensión producida por cada corriente de polarización es igual al producto de la corriente de polarización con la impedancia equivalente DC que mira hacia fuera de cada entrada. Tomar esas impedancias iguales hace que la tensión de offset en cada entrada igual, por lo que las corrientes de polarización que no son cero no tendrá ningún impacto sobre la diferencia entre las dos entradas. Una resistencia de valor

[pic 20]

Amplificador diferencial

que es la resistencia equivalente de [pic 21] en paralelo con [pic 22] , Entre los [pic 23] fuente y el no­inversora ([pic 24]) De entrada se asegurará de las impedancias que buscan a cabo serán emparejados de cada entrada.

Las corrientes de polarización emparejados generará entonces emparejado voltajes de offset, y su efecto se oculta al amplificador operacional (que actúa sobre la diferencia entre sus entradas), siempre que el CMRR es buena.

Muy a menudo, las corrientes de entrada son no acertaron.

La mayoría de los amplificadores operacionales proporcionan algún método de equilibrio de las dos corrientes de entrada (por ejemplo, por medio de un potenciómetro externo).

Por otra parte, una compensación externa se puede añadir a la entrada del amplificador operacional para anular el efecto.

Otra solución consiste en insertar una resistencia variable entre el [pic 25] fuente y el no­inversora ([pic 26]) De entrada. La resistencia se puede ajustar hasta que se hacen coincidir las tensiones de offset en cada entrada.

amplificadores operacionales con etapas de entrada basado en MOSFET tienen corrientes de entrada que son tan pequeñas que a menudo se pueden despreciar.

El circuito que se muestra se utiliza para encontrar la diferencia de dos tensiones de cada uno multiplicado por una constante (determinada por las resistencias).

El nombre de "amplificador diferencial" no debe confundirse con el "diferenciador", que también se muestra en esta página.

Diferencial [pic 27]  (Entre los dos pines de entrada) = [pic 28][pic 29][pic 30] (Nota:

esto es aproximado)

Para el rechazo de modo común, cualquier cosa hecha a una entrada debe hacerse a la otra. La adición de un condensador de compensación en paralelo con Rf, por ejemplo, debe ser equilibrado por un condensador equivalente en paralelo con Rg.

El "amplificador de instrumentación" es otra forma de amplificador diferencial, que también proporciona alta impedancia de entrada.

Cuando [pic 31][pic 32][pic 33] y [pic 34][pic 35][pic 36] , La ganancia diferencial es

y

Cuando [pic 37][pic 38][pic 39] y [pic 40][pic 41][pic 42] la ganancia diferencial es A = 1 y el circuito actúa como un seguidor diferencial:

Se utiliza como un amplificador separador para eliminar los efectos de carga (por ejemplo, la conexión de un dispositivo con una alta impedancia de la fuente a un dispositivo con una baja impedancia de entrada).

[pic 43][pic 44][pic 45] (Realista, la impedancia de entrada diferencial del propio amplificador, 1 MW a 1 TΩ)

Seguidor de tensión

Amplificador sumador

Integrador inversor

Debido a la (es decir, la ganancia unitaria) retroalimentación fuerte y ciertas características no ideales de los amplificadores operacionales reales, este sistema de retroalimentación es propenso a tener márgenes de estabilidad pobres. En consecuencia, el sistema puede ser inestable cuando se conecta a las cargas suficientemente capacitivos. En estos casos, una red de compensación de retardo (por ejemplo, la conexión de la carga al seguidor de tensión a través de una resistencia) se puede utilizar para restablecer la estabilidad. La hoja de datos del fabricante para el amplificador operacional puede proporcionar una guía para la selección de los componentes de redes de compensación externos. Alternativamente, otro amplificador operacional puede ser elegido que tiene compensación interna más apropiado.

[pic 46]

Un amplificador sumador sumas varios voltajes (ponderadas):

Cuando [pic 47][pic 48][pic 49][pic 50][pic 51][pic 52][pic 53] y [pic 54] independiente

Cuando [pic 55][pic 56][pic 57][pic 58][pic 59][pic 60][pic 61]

La salida se invierte

Impedancia de entrada del n ° de entrada es[pic 62][pic 63][pic 64] ([pic 65] es una tierra virtual)

Se integra la señal (invertida) con el tiempo

(dónde [pic 66] y [pic 67][pic 68] son funciones del tiempo, [pic 69][pic 70][pic 71][pic 72]es la tensión de salida del integrador en el instante t = 0.)

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