¿Cómo aumentar la tensión/corriente de salida nominal conectando varios amplificadores operacionales?

Para aumentar la potencia de salida usando múltiples amplificadores operacionales, debe usar el voltaje de suministro nominal máximo (para maximizar el voltaje de salida) y poner los amplificadores operacionales en paralelo para aumentar la corriente de salida. Por ejemplo, la hoja de datos de OPA454 muestra cómo hacer esto en la página 17:

En este esquema,$A_1$es el amplificador maestro que proporciona la ganancia, y$A_2$es el esclavo (que es solo un búfer de ganancia unitaria destinado a duplicar la capacidad de corriente de salida del circuito general). Tenga en cuenta que ambos amplificadores están configurados con el mismo voltaje de suministro; en el caso del OPA454, esto es un máximo de$\pm 50$V ¹

Sin embargo, esto solo duplicará la potencia de salida del amplificador ya que solo le permite duplicar la corriente de salida (sin cambios en el voltaje de suministro). Los amplificadores operacionales no pueden suministrar 50 W, por lo que esto no es suficiente para usted. Si realmente desea aumentar la potencia de salida, utilice una etapa amplificadora de potencia. La misma hoja de datos de OPA454 también muestra cómo hacer esto:

El amplificador operacional está impulsando un amplificador push-pull que consta de transistores de potencia externos. Tenga en cuenta que el circuito de retroalimentación no está conectado a la salida del amplificador operacional sino a la salida del amplificador push-pull (que es la salida del circuito general). Este circuito tiene una corriente de salida mucho más alta, que es proporcionada por los transistores de potencia en lugar del propio amplificador operacional.

¹ Hay una serie de desafíos potenciales que deben tenerse en cuenta con esta conexión en paralelo (estabilidad, velocidad de respuesta, elección de la resistencia compartida actual$R_S$, etc.). La nota de aplicación AN26 de Apex Microtechnology tiene una buena explicación de estos desafíos.

Detente y piensa en esto.

Primero, 50 W es mucho más de lo que va a proporcionar cualquier cosa llamada "opamp". No proporcionó un enlace a la hoja de datos, por lo que no sé qué puede hacer su amplificador operacional, pero probablemente requiera poner en paralelo muchos de ellos para obtener 50 W, incluso si eso funciona.

En segundo lugar, para impulsar 50 W a 50 Ω se requieren 50 V y 1 A. Eso nuevamente está más allá del rango ordinario de "opamp".

Siga el opamp con algún tipo de amplificador de potencia. No dice cuál es el rango de frecuencia o si la salida debe oscilar en ambos sentidos o no, por lo que hay poco más que agregar aquí. Si sus frecuencias están en el rango de audio, por ejemplo, entonces un amplificador de potencia de audio estándar sería la solución más fácil.

Un Opamp típico (LM741) tiene una corriente de salida menor, la potencia es el producto del voltaje y la corriente, cuando conecta en cascada su opamp, todo lo que hace es combinar la ganancia de ellos, no puede esperar 50W de Opamp en cascada especialmente cuando cada uno tiene la misma corriente de salida, pero podría usar amplificadores, pares darlington en cascada para hacer el trabajo, mire Compensación de voltaje para saber más cómo funciona opamp.

Piénselo, el voltaje en serie se suma, la corriente en las ramas paralelas se suma en un nodo común, por lo tanto, para obtener más corriente (más potencia P = V * I) necesita muchos Opamps en paralelo.

¿Estás fijo en un tipo de amplificador operacional? Si no, para tomar la forma más fácil, puede usar amplificadores operacionales de potencia como la serie TDA2030 - 2050, puede encontrar algunos esquemas de amplificadores de potencia de audio con estos. Si usa amplificadores operacionales "clásicos", tenga cuidado con la corriente de salida máxima que podría limitar también la corriente de conducción de los transistores de potencia que usa para aumentar la potencia.