Comprensión de los amplificadores de transconductancia operativa

El punto más importante a tener en cuenta es que los diodos de entrada y$I_{bias}$pin le permite operar el amplificador en bucle abierto con una señal de entrada actual. Si está aplicando una entrada de voltaje diferencial de bajo nivel u operando el amplificador en circuito cerrado, puede ignorar los diodos y el pin de polarización por completo.

Un amplificador de transconductancia operativa (OTA), a menudo es solo un par de entrada diferencial seguido de un espejo de corriente. Una rama del par diferencial se refleja en el suministro del lado alto. La rama alternativa del par diferencial se refleja en el suministro del lado bajo. Ambos espejos de corriente están conectados al pin de salida del amplificador.

Entonces, si el voltaje de entrada diferencial es 0 V, cada rama del par diferencial tiene la misma corriente de colector (igual$V_{be}$para$V_{diff}$= 0). Por lo tanto, la salida está generando y hundiendo valores iguales de corriente, lo que da como resultado una corriente de salida neta de 0 A.

Los diodos de entrada no son solo diodos ordinarios, son geométricamente, térmicamente y de proceso coincidentes con los transistores de par diferencial de entrada (también es muy probable que en realidad sean transistores conectados a diodos). De modo que la corriente que sigue a través de cada uno de los diodos es el valor escalado de la corriente de su elemento respectivo en el par diferencial. Esto le permite aplicar una señal de entrada actual y seguir operando el bucle abierto OTA.

Si realiza la derivación de una señal de entrada de corriente (o señal de voltaje con alta resistencia de fuente), la ganancia de la señal de entrada a la corriente de salida se convierte en una función lineal simple de$I_{abc}$y$I_{bias}$.

Puede encontrar derivaciones completas en muchas de las notas de la aplicación, como la listada por tek, http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm13700.pdf

Puede responder a sus preguntas leyendo detenidamente los gráficos de la hoja de datos: http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm13700.pdf

Ibias puede ayudar a disminuir la no linealidad que ocurre cuando v+ y v- son demasiado grandes. Ver figura 13.

Para v+ y v- muy pequeños, iout = gm * (v+ - v-). Hay un gráfico de gm vs iabc en la hoja de datos. Es lineal en una gráfica logarítmica.

Internamente, ¿cómo funciona una OTA? (Sin embargo, esto quizás sea mejor dejarlo para una pregunta separada).

Como un amplificador operacional sin la etapa de salida. La corriente de polarización iabc controla la corriente de polarización de todo el amplificador, al igual que con el LM346. Conectar el búfer de salida a la salida sin nada entre ellos le da un amplificador operacional no compensado.

La cabina del amplificador de transconductancia operativa (OTA) se describe como un amplificador de dos etapas: una etapa de amplificador diferencial (que proporciona una entrada diferencial) seguida de una etapa de salida de alta impedancia (que proporciona una corriente de salida proporcional al voltaje diferencial de entrada).

Por lo tanto, la función de transferencia es simplemente Iout=gm*Vdiff con transconductancia gm=f(Iabc) . La corriente Iabc ( corriente de polarización del amplificador ) es la cantidad que controla directamente el gm de "ganancia de bucle abierto". Es simplemente la corriente en el tramo común del diferencial. etapa de entrada.

Hay muchas aplicaciones para dispositivos OTA, por ejemplo, en circuitos de filtros y osciladores. En la mayoría de los casos, las OTA también funcionan con comentarios negativos. Debido a que, en contraste con los amplificadores operacionales de voltaje, la función de "bucle abierto" es finita, el valor de gm aparece en las fórmulas para la ganancia de bucle cerrado; por lo tanto, el transconductor (resp. la corriente de control Iabc) puede usarse para controlar /ajuste la ganancia u otros parámetros del filtro/oscilador.

Ejemplo simple: una OTA idealizada (resistencia de salida infinita) con un capacitor en la salida como carga da un circuito integrador simple (a menudo el corazón de un oscilador).

Hay otra aplicación importante: una OTA con 100% de retroalimentación (conexión directa entre la salida y la entrada inv.) se puede usar como resistencia a tierra R=1/gm que se puede controlar externamente con Iabc.

Puede encontrar un muy buen texto introductorio (Aplicaciones) aquí:

https://www.ece.uic.edu/~vahe/spring2016/ece412/OTA-structures2.pdf