¿Cómo determino RoRoR_o para un amplificador operacional?

Para un modelo que valga la pena de un OpAmp, puede ser importante conocer la impedancia de salida de bucle abierto ($Z_o$) de la parte. Un ejemplo común sería cuando se maneja una etapa de búfer FET de seguidor de fuente. En este caso, la capacitancia de entrada FET que carga la salida OpAmp está dentro del bucle. Cuando la capacitancia de carga está dentro del bucle, la ganancia OpAmp no actúa para reducir$Z_o$a su valor de bucle cerrado ($Z_{\text{oCL}}$). En cualquier caso, para un modelo más preciso, un valor para$Z_o$es lo que querrás.

Muy a menudo, una hoja de datos dará un valor para$Z_{\text{oCL}}$. cuando se da,$Z_{\text{oCL}}$a menudo se mostrará como una figura o una curva. Los tipos de curvas más fáciles de leer serán Log-Log o en dBOhms. Valores para$Z_{\text{oCL}}$puede tomarse de la curva en unas pocas frecuencias y luego convertirse, efectivamente usando la ecuación de retroalimentación de Black, en$Z_o$, como se muestra en la ecuación:

$Z_o$=$\left(A_v+1\right) Z_{\text{oCL}}$

Aquí$A_v$es la ganancia de bucle abierto del OpAmp.

Es claro que en la frecuencia de cruce para$A_v$(ganancia unitaria),$Z_o$serán 2$Z_{\text{oCL}}$. También si$Z_{\text{oCL}}$aumenta a 20dB/década de frecuencia (o un orden de magnitud/década),$Z_o$será resistivo (o$R_o$). Cuando$Z_o$es$R_o$, es posible simplemente leer$Z_{\text{oCL}}$fuera de la curva en la frecuencia de ganancia unitaria, multiplique por 2 y listo.

Cuando$Z_{\text{oCL}}$tiene una dependencia de frecuencia de algo más que 20dB/década, las cosas se complican más.

Un ejemplo de más complicado

El LM358 o LM611 (casi lo mismo) es un buen ejemplo de más complicado. Aquí hay una curva de LM611$Z_{\text{oCL}}$.

parecería que$Z_o$para el LM611 alcanza un máximo de poco más de 2kOhms. Pero ¿qué pasa con el resto de los$Z_o$¿curva? Seleccione algunos puntos de la curva de la hoja de datos de$Z_{\text{oCL}}$, y traducir en$Z_o$usando la ecuación y la característica de frecuencia de$A_v$.

Aquí hay algunos puntos de datos para$Z_{\text{oCL}}$:

zoCLdat={{30,.01},{100,.013},{300,.03},{1000,.1},{3000,.3},{10000,1},{30000,5},{100000,100},{300000,1000},{500000,1000},{1000000,1000}};

Después de la transformación, aquí hay puntos de datos para$Z_o$:

zoDat={{30, 105.361}, {100, 41.1206}, {300, 31.6526}, {1000, 
  31.7228}, {3000, 31.9228}, {10000, 32.6228}, {30000, 
  57.7047}, {100000, 416.228}, {300000, 2054.09}, {500000, 
  1632.46}, {1000000, 1316.23}}; 

Por supuesto, para un modelo útil, una expresión sería útil. Entonces, sin preocuparse mucho por las cosas lineales por partes, mediante inspección y un poco de juego con el ajuste, obtenga:

$Z_{\text{oOL}}$=$\frac{\text{ao} \left(1+\frac{i f}{\text{fz1}}\right) \left(-\frac{f^2}{\text{fzcplx}^2}+\frac{i f}{\text{fzcplx} \text{ Qz}}+1\right)}{\left(1+\frac{i f}{\text{fp1}}\right) \left(-\frac{f^2}{\text{fpcplx}^2}+\frac{i f}{\text{fpcplx} \text{ Qp}}+1\right)}$

Como ecuación para describir la impedancia de salida de bucle abierto de un LM611. Con parámetros de:

• fp1 = polo de baja frecuencia = 19Hz
• fz1 = cero de baja frecuencia = 90Hz
• fpcplx = polos complejos = 210kHz
• Qp = Q de polos complejos = 1,25
• fzcplx = ceros complejos = 30kHz
• Qz = Q de ceros complejos = 0,65
• ao = ajuste de magnitud = 150

Finalmente,$Z_o$de LM611 en función de la frecuencia es:

Los puntos rojos son los puntos de datos convertidos y la curva es de la expresión ajustada. amplificador operacional$Z_o$No hay nada más complicado que esto.

El primer amplificador operacional que se me ocurrió (es decir, el AD8605 porque los uso mucho) tiene este gráfico: -

También dice en las tablas que Zout es típicamente de 1 ohm (bucle cerrado de ganancia unitaria)

Si está mirando dinosaurios como el 741, tal vez no esté detallado.

Entonces, tal vez solo esté mirando amplificadores operacionales mal especificados o necesite mirar los gráficos y figuras después de las tablas. TI tiende a no decirlo explícitamente pero ADI sí.

Por lo general, uso 100 ohmios como regla general para la resistencia de salida de bucle abierto de los amplificadores operacionales que no son realmente de baja potencia (más alto para este último).

Podría medir un número, tal vez extraerlo de un modelo o lo que sea, pero no tiene sentido un número preciso ya que no está garantizado y no se puede deducir fácilmente de los números garantizados en la hoja de datos. Por lo tanto, nuestra preocupación es el Ro máximo o, alternativamente, tener un buen margen con un número típico.