La razón por la que quería hacer esta pregunta es porque estaba diseñando un proyecto para un curso de electrónica que estaba tomando el semestre pasado. La idea era sencilla. Tome la entrada de un micrófono y amplícela lo suficiente como para encender o apagar un LED dependiendo de la frecuencia que se transmita. Ahora, en mi investigación me encontré con un artículo que decía que los amplificadores operacionales (a menos que sean muy caros) son una fuente de ruido eléctrico tremendo en sus aplicaciones de alta ganancia. Entonces, resolví un diseño de dos etapas con un amplificador BJT (ganancia de ~50) y un amplificador OP (ganancia de ~2) para una ganancia general de 100 para reducir los supuestos problemas de ruido.
Entonces, en resumen, ¿por qué los amplificadores operacionales tienen problemas de ruido eléctrico (si es que los tienen) y cuál es la fuente? ¿Por qué los amplificadores operacionales son más ruidosos que otros tipos de amplificadores (BJT y MOSFET, por ejemplo)?
Parece que cualquier aplicación de amplificadores en general sería potencialmente una fuente de ruido 'amplificado' si existe dicho ruido en la señal de entrada. ¿Quizás los amplificadores operacionales carecen de suficientes capacidades de filtrado que son inherentes al diseño de BJT y MOSFET? Los amplificadores operacionales son, internamente, transistores de todos modos, entonces, ¿por qué la diferencia de ruido?
¿Por qué los amplificadores operacionales son más ruidosos que otros tipos de amplificadores (BJT y MOSFET, por ejemplo)?
Dudo que esto sea cierto, especialmente si considera el factor de ruido para la misma ganancia de circuito (pero otra respuesta podría brindar información más concreta).
Entonces, en resumen, ¿por qué los amplificadores operacionales tienen problemas de ruido eléctrico (si es que los tienen) y cuál es la fuente?
TI tiene un par de buenas notas de aplicación sobre esto:
Capítulo 10 de Amplificadores operacionales para todos
Análisis de ruido para amplificadores operacionales de alta velocidad
En resumen, las resistencias de retroalimentación y los transistores de la etapa de entrada del amplificador operacional contribuyen al ruido.
¿Quizás los amplificadores operacionales carecen de suficientes capacidades de filtrado que son inherentes al diseño de BJT y MOSFET?
Los circuitos de amplificador operacional se pueden filtrar al ancho de banda que desee. Solo requiere agregar uno o dos capacitores adicionales al circuito del amplificador operacional, o para un filtrado de orden superior, agregar una etapa de filtro adicional después de la etapa de alta ganancia. Lo cual sería igualmente requerido para un circuito discreto.
Siempre habrá ruido en un circuito. Ninguna cantidad de filtrado eliminará el ruido térmico. En cuanto a por qué un "amplificador operacional" es más que un BJT o FET, se debe a que el circuito interno de un amplificador operacional es en realidad más que un transistor. Cada una de esas etapas introducirá su propio ruido.
Ignacio Vázquez-Abrams
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