Una introducción a mi pregunta es que, en última instancia, los amplificadores operacionales impulsan algo con su etapa de salida (es decir, generan o absorben corriente). Estoy mirando específicamente el escenario de abastecimiento actual para el resto de esta pregunta.
La corriente que puede proporcionar un amplificador operacional a veces se muestra en la hoja de datos como su corriente de salida y, aún más raramente, también se proporciona una corriente de cortocircuito a tierra . Muy a menudo, estos valores son muy bajos, quizás mA de un solo dígito o quizás 10-20 mA, como máximo. Los fabricantes se apresuran a señalar la poca corriente que utiliza su amplificador operacional, pero es la capacidad de conducción de los amplificadores operacionales lo que es primordial para muchos circuitos. Sin capacidad de manejo, uno tiene que agregar etapas de ganancia adicionales que reducen las maravillosas características del amplificador operacional (por ejemplo, ruido, compensación, etc.).
Esta capacidad de conducción actual parece muy pequeña y me pregunto por qué los amplificadores operacionales están diseñados para generar tan poca corriente, lo que obliga a agregar otra etapa activa después del amplificador operacional para la amplificación de corriente a fin de impulsar cargas más grandes.
Para obtener corrientes más altas, uno tiene que aventurarse en el mundo de los llamados amplificadores de potencia, pero a menudo estos tienen características mucho peores en su hoja de datos que los buenos amplificadores operacionales. Además, son mucho más caros para los decentes (por ejemplo, 10 veces más caros).
¿Es la baja capacidad de conducción de los amplificadores operacionales un efecto secundario de tratar de darles sus buenas características? ¿Empeoran estas características si un amplificador operacional está diseñado para generar más de 20 mA o más de corriente, por lo que su capacidad de conducción es tan limitada?
Actualización Quizás un aspecto de mi pregunta es por qué hay una brecha tan grande entre los amplificadores operacionales y los amplificadores de potencia (es decir, el salto de 10-20 mA a 2 A).
Es simple: ¡los fabricantes hacen lo que los clientes comprarán! Es la misma razón por la que Ferrari no coloca un accesorio de remolque en la parte trasera de sus autos...
El precio es una parte muy importante de esto, por supuesto, y el precio está ligado al área de silicio, el proceso, el rendimiento y, por supuesto, el empaque.
Por ejemplo, un amplificador operacional con suministros de +/-12 V y corriente de salida de 1 A disipará varios vatios, por lo que no puede ser un paquete de amplificador operacional estándar como SO-8. Por lo tanto, su público objetivo se reduce a clientes que están dispuestos a usar este paquete específico, que no será estándar, por lo que no habrá una segunda fuente en caso de que el primer fabricante se quede sin existencias. Además, el paquete no estándar significa que no se puede comercializar para clientes que desean un amplificador operacional estándar, a menos que sea algo así como un SO-8 con una almohadilla térmica, que tiene sus propios problemas, es mucho peor térmicamente que TO- 220-5 LM1875 por ejemplo.
Compare esto con, digamos, un NE5532. En el caso improbable de que esté agotado, hay toneladas de equivalentes. El paquete es estándar... es una pieza de gelatina.
Todavía no nos hemos metido en las limitaciones tecnológicas reales, y la economía ya favorece el chip que atenderá a la audiencia más grande, en este caso, circuitos de baja corriente y señal pequeña. Incluso si el paquete mejorado térmicamente agrega solo 5c al costo del amplificador operacional más robusto, es 5c demasiado si no necesita la capacidad.
Ahora, una corriente de salida más alta requiere transistores de salida más grandes, por lo tanto, más área de silicio: será más costoso. También será más lento.
Digamos que usted hace un ADA4898 , de primera línea, opamp ultra-todo. Es probable que el proceso sea muy costoso, y todos los chips que no pasan las estrictas pruebas de especificaciones se desechan, por lo que el rendimiento puede ser un problema. La gente de AD no va a agrandar los transistores de salida si esto solo interesa al 5% de los clientes de este producto... porque esto lo haría más caro para los demás, por lo que elegirían otro opamp...
¿Quizás los fabricantes no pueden hacerlo? Bueno, no. Si hay un mercado, se precipitarán hacia él. Compruebe ADA4311, por ejemplo, es un controlador para PLC/DSL/cualquiera que sea el par trenzado, es rápido, de poco ruido, alta corriente, etc. , por lo que optar por un diseño de precisión solo aumentaría el costo.
Ahora compruebe LM1875 , un amplificador operacional de potencia de audio. Es viejo, de mala calidad y lento, por lo que probablemente se pueda fabricar con un proceso antiguo barato con alto rendimiento. Podría ser mejor, seguro... pero es lo suficientemente bueno para la aplicación.
Si desea un amplificador operacional con buenas especificaciones de señal pequeña (compensación de CC, ruido, etc.) y una unidad de alta corriente, lo más simple es colocarle una etapa de salida de potencia o hacer un compuesto con el primer amplificador operacional que conduce uno más robusto. Si el segundo opamp es más rápido, no se requiere compensación adicional. Si es más lento, se requiere compensación.
Altas corrientes de salida significan alta disipación y alta distorsión térmica, porque el par diferencial de entrada experimentará temperaturas ligeramente diferentes. ¿Cómo es posible, si "diseño simétrico"? Porque la metalización no se equilibrará cerca de los pares diferenciales y el metal, como ruta de calor, produce temperaturas desequilibradas en los pares diferenciales.
Si la distorsión térmica no es importante, si ese leve rebasamiento del 0,01 % debido a la retroalimentación térmica, o ese no tan leve rebasamiento del 0,1 % debido a la retroalimentación térmica, no son importantes, su tarea de diseño es más fácil.
Pero tenga cuidado con el procesamiento de señales de múltiples sensores PAM, en cualquier opamp.
PlasmaHH
bimpelrekkie
Jorge Herold
Nulo
usuario76844
Escarchado
pjc50