Tipos de amplificadores operacionales integrados
Clasificación de los amplificadores operacionales integrados
Según los parámetros de los amplificadores operacionales integrados, los amplificadores operacionales integrados se pueden dividir en las siguientes categorías. Los amplificadores operacionales de precisión generalmente se refieren a amplificadores operacionales con un voltaje de compensación inferior a 1 mV y también enfatizan que el valor de deriva del voltaje de compensación con cambios de temperatura debe ser inferior a 100 V. Para las señales de entrada de CC, el VOS y su variación de temperatura son bastante pequeños, pero para las señales de entrada de CA, también debemos considerar el ruido del voltaje de entrada y el ruido de la corriente de entrada del amplificador operacional. En muchas aplicaciones, aparecen el ruido del voltaje de entrada y el ruido de la corriente de entrada. ser más importante. Al mismo tiempo, muchos diseños de aplicaciones requieren el uso de amplificadores operacionales programables de alta precisión (PVGA) para ajustar dinámicamente el factor de amplificación en la cadena de señal.
La selección de los amplificadores operacionales de mejor precisión presenta algunos desafíos cuando se utilizan para implementar diseños de procesamiento de entrada para muchos sensores de alta gama.
Cuando el tipo de sensor y/o su entorno de uso imponen muchos requisitos especiales, como consumo de energía ultrabajo, bajo nivel de ruido, deriva cero, entrada y salida de riel a riel, estabilidad térmica confiable y operación La selección de amperios se vuelve particularmente difícil cuando se toman miles de lecturas y/o se proporciona un rendimiento consistente y reproducible en condiciones operativas difíciles.
En aplicaciones complejas basadas en sensores, los diseñadores deben considerar muchos aspectos para obtener un amplificador operacional de precisión con la mejor combinación de especificaciones y rendimiento, al mismo tiempo que consideran el costo. Específicamente, los amplificadores operacionales estabilizados por helicóptero (amplificadores de deriva cero) son ideales para aplicaciones que requieren voltaje de compensación ultrabajo y deriva cero. Los amplificadores operacionales de helicóptero logran una alta precisión de CC al ejecutar continuamente un mecanismo de calibración implementado en el chip.
La diferencia entre los circuitos amplificadores operacionales de precisión y los circuitos amplificadores operacionales ordinarios:
La composición de los circuitos amplificadores operacionales ordinarios es generalmente similar, mientras que los circuitos amplificadores de precisión tendrán circuitos diseñados más especialmente, como Desacoplamiento y filtrado de la fuente de alimentación. La principal diferencia radica en el amplificador operacional. El rendimiento del amplificador operacional de precisión es mucho mejor que el del amplificador operacional general. Por ejemplo, la amplificación de bucle abierto es mayor, el CMRR es mayor y la velocidad es más lenta. GBW y SR son generalmente más pequeños. El voltaje de compensación o la corriente de compensación es relativamente pequeña, la variación de temperatura es pequeña, el ruido es bajo, etc. El rendimiento de un buen amplificador operacional de precisión es mucho mayor que el de un amplificador operacional general. El desplazamiento de un amplificador operacional general suele ser de unos pocos mV, mientras que un amplificador operacional de precisión puede ser tan pequeño como 1uV. Para amplificar señales pequeñas, se debe utilizar un amplificador operacional de precisión. Si se utiliza un amplificador operacional general, causará muchas interferencias. Para mejorar a través de circuitos periféricos son posibles ajustes pequeños o finos, pero no se pueden hacer cambios grandes o completos.
En el futuro, con la introducción de varios sensores nuevos, las personas tendrán requisitos cada vez mayores para el rendimiento de los equipos electrónicos. Se utilizará una gran cantidad de equipos de automatización con amplificadores de alta precisión. El bajo desplazamiento y el bajo ruido se utilizarán en medición y electrónica médica. Se usa ampliamente en instrumentación, electrónica automotriz, equipos de automatización industrial y otros campos. Los indicadores de rendimiento de los amplificadores operacionales de alta precisión seguirán el ritmo de los tiempos y continuarán innovando en la dirección de menor voltaje, ruido de corriente, menor voltaje de compensación, menor deriva de temperatura del voltaje de compensación, mayor ancho de banda, menor consumo de energía y Productos de mayor voltaje Introducir continuamente nuevos productos para satisfacer las crecientes necesidades de diseño de los clientes.
El amplificador operacional de precisión más utilizado es el OP07, y su familia, OP27, OP37, OP177, OPA2333. Hay muchos otros, como los productos de la empresa estadounidense AD, muchos de los cuales están encabezados por OPA. Los amplificadores operacionales integrados son los dispositivos más utilizados en circuitos integrados analógicos. En varios sistemas compuestos por amplificadores operacionales, debido a los diferentes requisitos de aplicación, los requisitos de rendimiento de los amplificadores operacionales también son diferentes.
En situaciones donde no existen requisitos especiales, intente utilizar un amplificador operacional integrado de uso general, que no solo puede reducir los costos, sino también garantizar fácilmente el suministro. Cuando utilice varios amplificadores operacionales en un sistema, utilice circuitos integrados de amplificadores operacionales múltiples tanto como sea posible.
Para evaluar el rendimiento de un amplificador operacional integrado, se debe observar su rendimiento general. El coeficiente de excelencia K se utiliza generalmente para medir la excelencia del amplificador operacional integrado, que se define como: donde SR es la tasa de conversión, en V/ms. Cuanto mayor sea el valor, mejores serán las características de CA del amplificador operacional; Iib es la corriente de polarización de entrada operativa del amplificador en nA. VOS es el voltaje de compensación de entrada en mV. Cuanto más pequeños sean los valores de Iib y VOS, mejores serán las características de CC del amplificador operacional.
Por lo tanto, para circuitos que amplifican señales de CA como audio y video, es más apropiado elegir un amplificador operacional con una SR (velocidad de respuesta) grande; para circuitos que procesan señales de CC débiles, es más apropiado elegir un amplificador operacional con; Precisión relativamente alta (tanto la corriente de compensación, como el voltaje de compensación y la deriva de temperatura son relativamente pequeños).
Al seleccionar un amplificador operacional integrado, además del coeficiente de mérito, también se deben considerar otros factores. Por ejemplo, la naturaleza de la fuente de señal, ya sea una fuente de voltaje o una fuente de corriente; la naturaleza de la carga, si el voltaje y la corriente de salida del amplificador operacional integrado cumplen con los requisitos, si factores como el; rango de trabajo permitido, rango de voltaje de operación, consumo de energía y volumen del amplificador operacional integrado Cumplir con los requisitos. 1． El modo de suministro de energía del amplificador operacional integrado
El amplificador operacional integrado tiene dos terminales de alimentación +VCC y -VEE, pero existen diferentes modos de suministro de energía. Para diferentes métodos de suministro de energía, los requisitos para las señales de entrada son diferentes.
(1) Modo de fuente de alimentación dual simétrica
Los amplificadores operacionales suelen alimentarse mediante este método. La fuente de alimentación positiva (+E) y la fuente de alimentación negativa (-E) en relación con el terminal común (tierra) están conectadas a los pines +VCC y -VEE del amplificador operacional respectivamente. De esta manera, la fuente de señal se puede conectar directamente al pin de entrada del amplificador operacional y la amplitud del voltaje de salida puede alcanzar el voltaje de fuente de alimentación simétrico positivo y negativo.
(2) Modo de fuente de alimentación única
La fuente de alimentación única consiste en conectar el pin -VEE del amplificador operacional a tierra. En este momento, para garantizar que el circuito de la unidad interna del amplificador operacional tenga un punto de funcionamiento estático adecuado, se debe agregar un potencial de CC al extremo de entrada del amplificador operacional. En este momento, la salida del amplificador operacional cambia. con la señal de entrada basada en un cierto potencial de CC. Para los amplificadores de CA, cuando están estáticos, el voltaje de salida del amplificador operacional es aproximadamente VCC/2. Para aislar el componente de CC en la salida, se conecta el capacitor C3.
2． Problema de ajuste cero del amplificador operacional integrado
Debido a la influencia del voltaje de compensación de entrada y la corriente de compensación de entrada del amplificador operacional integrado, cuando la señal de entrada del circuito lineal compuesto por el amplificador operacional es cero, el La producción a menudo no es igual a cero. Para mejorar la precisión operativa del circuito, es necesario compensar los errores causados por el voltaje y la corriente de compensación, que es el ajuste a cero del amplificador operacional. Los métodos de puesta a cero comúnmente utilizados incluyen la puesta a cero interna y la puesta a cero externa. Para amplificadores operacionales integrados sin terminales de puesta a cero internos, se debe utilizar el método de puesta a cero externa.
3． Problema de autooscilación del amplificador operacional integrado
El amplificador operacional es un amplificador de múltiples etapas con un alto factor de amplificación. Cuando se conecta con una retroalimentación negativa profunda, es fácil producir una autooscilación. Para que el amplificador funcione de manera estable, es necesario agregar una determinada red de compensación de frecuencia para eliminar la autooscilación.
Además, la medida para evitar la oscilación de baja frecuencia o la oscilación de alta frecuencia causada por la resistencia interna de la fuente de alimentación es agregar un condensador electrolítico (10 mF) y un condensador electrolítico (10 mF) al tierra respectivamente entre los extremos de entrada de la fuente de alimentación positiva y negativa del amplificador operacional integrado. Un condensador de filtro de alta frecuencia (0,01 mF ~ 0,1 mF).
4. Problemas de protección de los amplificadores operacionales integrados
La protección de seguridad de los amplificadores operacionales integrados tiene tres aspectos: protección de la fuente de alimentación, protección de entrada y protección de salida.
(1) Protección eléctrica. Las fallas comunes en la fuente de alimentación son la polaridad inversa y los saltos de voltaje. Protección de conexión inversa de la fuente de alimentación y circuito de protección de mutación de voltaje de la fuente de alimentación Para fuentes de alimentación con bajo rendimiento, el exceso de voltaje a menudo ocurre en el momento en que se enciende y apaga la alimentación. Al utilizar la fuente de corriente FET y la protección de abrazadera del tubo regulador de voltaje, el valor de estabilización de voltaje del tubo regulador de voltaje es mayor que el voltaje de operación normal del amplificador operacional integrado pero menor que el voltaje de operación máximo permitido del amplificador operacional integrado. La corriente del tubo FET debe ser mayor que la corriente de funcionamiento normal del amplificador operacional integrado.
(2) Protección de entrada. Si el voltaje del modo diferencial de entrada del amplificador operacional integrado es demasiado alto o el voltaje del modo positivo de entrada es demasiado alto (fuera del rango de parámetros límite del amplificador operacional integrado), el amplificador operacional integrado también se dañará.
(3) Protección de salida. Cuando el amplificador operacional integrado está sobrecargado o el terminal de salida está en cortocircuito, el amplificador operacional se dañará si no hay un circuito de protección. Sin embargo, algunos amplificadores operacionales integrados tienen protección de limitación de corriente o protección contra cortocircuitos en su interior, por lo que no es necesario agregar protección de salida al usar estos dispositivos. Para amplificadores operacionales integrados sin limitación de corriente interna ni protección contra cortocircuitos.