Calcule la impedancia de salida del amplificador operacional del búfer (con hoja de datos)

Cuando el amplificador se opera con el "bucle cerrado", es decir, se ejecuta en (digamos) una ganancia de unidad o diez u otros tipos de ganancias normales, entonces la impedancia de salida efectiva cae masivamente de 3 kohm a menos de 1 ohm en CC.

Esto se debe al efecto de la retroalimentación negativa. Entonces, observa la ganancia de bucle abierto (alrededor de 120 dB o 1 millón en CC) y factoriza esto y los circuitos apuntan a la ganancia de bucle cerrado para calcular la impedancia de salida de bucle cerrado.

Si la ganancia de bucle cerrado de su objetivo fuera diez, entonces la impedancia de salida de CC sería de aproximadamente 3 kohm / 100,000 = 30 mili ohm

A 100 kHz, la impedancia de salida de bucle abierto es de unos 400 ohmios, pero la ganancia de bucle abierto ahora se reduce a 40 dB (100), por lo que ahora la impedancia de salida de bucle cerrado es de unos 40 ohmios (suponiendo que la ganancia de bucle cerrado es diez).

Si la ganancia de bucle cerrado fuera la unidad, la impedancia de salida de bucle cerrado a 100 kHz sería de 4 ohmios.

Una cosa más para recordar es que la impedancia de salida de bucle abierto es una medida real de la capacidad del transistor de salida para entregar corriente a una carga de salida dada, así que considere esto: si la impedancia de salida de CC es de 3 kohm y la carga es de 1 kohm, el máximo El voltaje de CC pico que se puede producir en la salida está severamente limitado por este divisor de potencial, independientemente de la ganancia de bucle cerrado elegida.

Personalmente, creo que TI potencialmente está engañando a las personas dado que afirman en el DS (página 8) que la caída de voltaje máxima con una carga de 2 kohm (hasta el riel medio) es solo 500 mV. Se refieren a esto como: -

Oscilación de salida de voltaje desde el riel

Y, solo puede ser para frecuencias altas, de lo contrario contradice el gráfico de impedancia de salida de bucle abierto. Sea consciente de esto.

Considere un ejemplo de ganancia, Av = 100 o 40dB

• si Aol=120dB (que tiene amplia tolerancia) de la especificación.

• Aol-Av=80dB feedback (4 décadas) @ DC

• si Zdc (ol) =350 Ω (espec.)

  • entonces para Av=40dB, Zdc (cl) = 35 mΩ

Sin embargo, la corriente está limitada a menos que la corriente de cortocircuito.

Isc, corriente de cortocircuito ±65 mA @Vs = ±2,25 V de la especificación.

La hoja de datos da una impedancia de salida de "bucle abierto" de 375 ohmios, para mí eso parece alto, a menos que me haya adormecido creyendo que los amplificadores operacionales son más ideales de lo que pensaba. Esperaba algo en los 10s de Ohms. Además, ¿una impedancia de salida no dependería de la ganancia?

En un amplificador operacional que no es de riel a riel, puede esperar una etapa de salida como la de la izquierda:

Esta topología de seguidor de emisor tiene una impedancia de salida de bucle abierto bastante baja. Sin embargo, no es de riel a riel. La salida no puede ser superior a Vcc menos un Vbe, menos el voltaje mínimo de la fuente de corriente superior.

El esquema de la derecha es riel a riel, pero luego tenemos una etapa de salida de emisor común y la salida se toma de los colectores.

Esto significa que la salida de los amplificadores operacionales es esencialmente una fuente de corriente de alta impedancia. Su alta impedancia se mantiene controlada por un circuito interno de retroalimentación/compensación local, del cual la única parte que se muestra aquí es el capacitor. Debido al acoplamiento capacitivo, este esquema no funciona a bajas frecuencias, lo que explica por qué la impedancia de salida OL de su amplificador operacional aumenta a bajas frecuencias.

Entonces, sí, sin un circuito especial, un amplificador operacional de riel a riel tendrá una mayor impedancia de bucle abierto debido a la topología de su etapa de salida. Cuenta con retroalimentación para bajarla.

La baja impedancia OL en un amplificador operacional de riel a riel indica que los diseñadores emplearon algunos comentarios locales inteligentes alrededor de la etapa de salida para mejorar el rendimiento. Es un compromiso con el costo, la corriente inactiva, etc., como de costumbre, no se puede tener todo.