¿Por qué se especifica la velocidad de respuesta opamp en ganancia unitaria?

¿Los amplificadores operacionales tienen una velocidad de respuesta que varía con la ganancia?

En general, la velocidad de giro de un amplificador operacional es una limitación del amplificador operacional para poder cambiar su salida en una dirección u otra para un cambio de entrada de paso. No se ve afectado por la ganancia, pero puede ser más fácil confundir el ancho de banda reducido con la limitación de la velocidad de respuesta cuando se mide con una ganancia significativa.

Recuerde que en casi todos los amplificadores operacionales normales, la ganancia x el ancho de banda es en gran medida un valor constante, por lo que tratar de medir la velocidad de respuesta con una gran ganancia puede conducir a una medición falsa si no tiene cuidado.

En opamps con una arquitectura convencional que utiliza compensación de polo dominante, la velocidad de respuesta no se ve afectada significativamente por la ganancia para la que está configurado el circuito.

Está determinado principalmente por la corriente de cola en la etapa diferencial de entrada junto con el condensador de compensación (que se muestra como Cc en el esquema a continuación).

En las condiciones en las que se mide la velocidad de respuesta, se supone que la etapa de entrada tiene suficiente sobremarcha para que toda la corriente pase por un lado y el otro corte. La realimentación no tiene ningún efecto en estas condiciones ya que la etapa de entrada está saturada.

Toda la corriente de cola está disponible para cargar el condensador de compensación, lo que da como resultado una velocidad de respuesta constante de dv/dt = i/cc hasta que el voltaje de salida está cerca del voltaje objetivo establecido por la retroalimentación. En este punto, la etapa de entrada sale de la saturación y reanuda el funcionamiento normal.

La corriente de cola se establece mediante el consumo de energía en reposo deseado y la respuesta de frecuencia. El capacitor de compensación requerido está determinado por la respuesta de varios componentes en el circuito y seleccionado para dar una operación estable con ganancia unitaria. En amplificadores operacionales de propósito general, esto puede tener un valor de 10-30pF.

En el esquema de ejemplo de un LM324 que se muestra a continuación, la corriente de cola de entrada es 6uA. La velocidad de respuesta de la hoja de datos es de 0,5 v/us. Aunque no se muestra en la hoja de datos, el condensador de compensación debe tener un valor de aproximadamente 12pF para generar esta velocidad de respuesta. (hoja de datos LM324)

Con algunos amplificadores operacionales, el capacitor de compensación es intencionalmente más bajo que el valor necesario para la estabilidad con ganancia unitaria. Esto aumentará la velocidad de giro pero no será estable en la ganancia unitaria y, por lo tanto, requerirá una ganancia mínima de 5 o 10. Estos se conocen como amplificadores operacionales "descompensados".

Otros amplificadores operacionales pueden tener circuitos adicionales alrededor de la etapa de entrada para aumentar la corriente disponible para cargar el condensador de compensación en condiciones de sobremarcha para aumentar la velocidad de respuesta.