Hay varios parámetros importantes que no es necesario perder cuando se apaga la alimentación. ¿Cómo se deben procesar estos parámetros?

Parámetros principales:

1. Resistencia de entrada del modo *** (RINCM) Este parámetro indica que cuando el amplificador operacional está operando en la región lineal, el modo *** de entrada. El rango de voltaje está dentro de este rango. Relación de cambio en la corriente de polarización.

2. Rechazo de modo CC (CMRDC) Este parámetro se utiliza para medir la capacidad del amplificador operacional para suprimir la misma señal CC que actúa en los dos terminales de entrada.

3. Rechazo del modo AC (CMRAC) El CMRAC se utiliza para medir la capacidad del amplificador operacional para suprimir la misma señal de CA que actúa en los dos terminales de entrada. Es la ganancia de bucle abierto del modo diferencial dividida. por la función de modo *** de ganancia de bucle abierto.

4. Producto de ancho de banda de ganancia (GBW) ¿El producto de ancho de banda de ganancia AOL es una constante definida en el área de caída de -20 dB/década en la curva característica de ganancia versus frecuencia de bucle abierto?

5. Corriente de polarización de entrada (IB) Este parámetro se refiere a la corriente promedio que fluye hacia el terminal de entrada cuando el amplificador operacional opera en la región lineal.

6. Deriva de temperatura de la corriente de polarización de entrada (TCIB) Este parámetro representa la cantidad de cambio en la corriente de polarización de entrada cuando cambia la temperatura. El TCIB suele expresarse en pA/°C.

7. Corriente de compensación de entrada (IOS) Este parámetro se refiere a la diferencia en la corriente que fluye hacia los dos terminales de entrada.

8. Deriva de temperatura de corriente de compensación de entrada (TCIOS) Este parámetro representa la cantidad de cambio en la corriente de compensación de entrada cuando cambia la temperatura. El TCIOS suele expresarse en pA/°C.

9. Resistencia de entrada en modo diferencial (RIN) Este parámetro representa la relación entre el cambio en el voltaje de entrada y el cambio correspondiente en la corriente de entrada. Los cambios en el voltaje conducen a cambios en la corriente. Cuando se mide en un terminal de entrada, el otro terminal de entrada está conectado a un voltaje fijo en modo ***.

10. Impedancia de salida (ZO) Este parámetro se refiere a la pequeña impedancia de señal interna equivalente del extremo de salida cuando el amplificador operacional opera en la región lineal.

11. Oscilación de voltaje de salida (VO) Este parámetro se refiere al valor pico a pico de la oscilación de voltaje máxima que se puede lograr sin bloquear la señal de salida, VO generalmente se define bajo una resistencia de carga específica. y tensión de alimentación.

El principio del amplificador operacional chopper-estabilizado en cero icl7650

12. El consumo de energía (Pd) representa la potencia estática consumida por el dispositivo a un voltaje de suministro determinado. en situación sin carga.

13. Relación de rechazo de la fuente de alimentación (PSRR) Este parámetro se utiliza para medir la capacidad de un amplificador operacional para mantener su salida sin cambios cuando cambia el voltaje de la fuente de alimentación. El PSRR generalmente usa el cambio en el voltaje de compensación de entrada. causado por cambios en el voltaje de la fuente de alimentación. Expresión de cantidad.

14. Velocidad de respuesta/tasa de respuesta (SR) Este parámetro se refiere al valor máximo de la relación entre el cambio en el voltaje de salida y el tiempo requerido para que se produzca este cambio. SR generalmente se expresa en unidades de V/μs y, a veces, se expresa como cambios positivos y cambios negativos respectivamente.

15. Corriente de alimentación (ICC, IDD) Este parámetro es la corriente de reposo consumida por el dispositivo bajo el voltaje de alimentación especificado. Estos parámetros generalmente se definen en condiciones sin carga.

16. Ancho de banda de ganancia unitaria (BW) Este parámetro se refiere a la frecuencia máxima de operación del amplificador operacional cuando la ganancia en bucle abierto es mayor que 1.

17. Voltaje de compensación de entrada (VOS) Este parámetro indica la diferencia de voltaje que se debe aplicar al extremo de entrada para que el voltaje de salida sea cero.

18. Deriva de temperatura del voltaje de compensación de entrada (TCVOS) Este parámetro se refiere al cambio en el voltaje de compensación de entrada causado por cambios de temperatura, generalmente expresado en μV/°C.

19. Capacitancia de entrada (CIN) CIN representa la capacitancia equivalente de cualquier terminal de entrada cuando el amplificador operacional opera en la región lineal (el otro terminal de entrada está conectado a tierra).

20. Rango de voltaje de entrada (VIN) Este parámetro se refiere al rango de voltaje de entrada permitido cuando el amplificador operacional funciona normalmente (los resultados esperados se pueden obtener generalmente en un voltaje de fuente de alimentación específico).

21. Densidad de ruido del voltaje de entrada (eN) Para amplificadores operacionales, el ruido del voltaje de entrada se puede considerar como una fuente de voltaje de ruido en serie conectada a cualquier terminal de entrada y generalmente se expresa en unidades de nV/raíz de Hz. definido a una frecuencia específica.

22. Densidad de ruido de la corriente de entrada (iN) Para los amplificadores operacionales, el ruido de la corriente de entrada se puede ver como dos fuentes de corriente de ruido, conectadas a cada entrada y terminal común, generalmente expresadas en pA / El signo raíz es Se expresa en Hz y se define en la frecuencia especificada.

Especificaciones del amplificador operacional:

Tipo universal

Los amplificadores operacionales de tipo universal están diseñados para uso general. Las principales características de este tipo de dispositivo son el bajo precio, el gran volumen de productos y la amplia gama, y ​​​​sus indicadores de rendimiento pueden ser adecuados para uso general. Por ejemplo, mA741 (amplificador operacional único), LM358 (amplificador operacional dual), LM324 (amplificador operacional cuádruple) y LF356 con FET como etapa de entrada pertenecen a este tipo. Actualmente son los amplificadores operacionales integrados más utilizados.

Amplificador operacional de precisión

Amplificador operacional de precisión generalmente se refiere a un amplificador operacional con un voltaje de compensación inferior a 1 mV y también enfatiza que el valor de deriva de 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, el ruido del voltaje de entrada [1] y la entrada. El ruido actual parece 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 ultra bajo 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.

Tipo de alta impedancia

Este tipo de amplificador operacional integrado se caracteriza por una impedancia de entrada de modo diferencial muy alta y una corriente de polarización de entrada muy pequeña, generalmente ridgt (109~1012) W, IIB; Va desde unos pocos picoamperios hasta varias decenas de picoamperios. La principal medida para lograr estos indicadores es aprovechar las características de alta impedancia de entrada de los tubos de efecto de campo y utilizar tubos de efecto de campo para formar la etapa de entrada diferencial del amplificador operacional. El uso de FET como etapa de entrada no solo tiene una alta impedancia de entrada y una baja corriente de polarización de entrada, sino que también tiene las ventajas de alta velocidad, banda ancha y bajo ruido, pero el voltaje de compensación de entrada es grande. Los dispositivos integrados comunes incluyen LF356, LF355, LF347 (cuatro amplificadores operacionales) y CA3130, CA3140 de mayor impedancia de entrada, etc.

Tipo de deriva de baja temperatura

En instrumentos de control automático, como instrumentos de precisión y detección de señal débil, siempre se espera que el voltaje de compensación del amplificador operacional sea pequeño y no cambie con cambios de temperatura. Los amplificadores operacionales de deriva de baja temperatura están diseñados para este propósito. Los amplificadores operacionales de deriva de baja temperatura y alta precisión de uso común incluyen OP-07, OP-27, AD508 y el dispositivo de baja deriva estabilizado en cero ICL7650 compuesto por MOSFET.

Tipo de alta velocidad

En convertidores A/D y D/A rápidos y amplificadores de vídeo, la tasa de conversión SR del amplificador operacional integrado debe ser alta y la unidad gana ancho de banda. BWG debe ser lo suficientemente grande; los amplificadores operacionales integrados de uso general no son adecuados para aplicaciones de alta velocidad. Las principales características de los amplificadores operacionales de alta velocidad son su alta velocidad de respuesta y su amplia respuesta en frecuencia. Los amplificadores operacionales comunes incluyen LM318, mA715, etc., con SR=50~70V/us, BWGgt;

Tipo de bajo consumo de energía

Dado que la mayor ventaja de la integración de circuitos electrónicos es que puede hacer que los circuitos complejos sean pequeños y livianos, con la llegada de los portátiles

Amplificadores operacionales

La ampliación del ámbito de aplicación de los instrumentos tipo requiere el uso de amplificadores operacionales con baja tensión de alimentación y bajo consumo de energía. Los amplificadores operacionales de uso común incluyen TL-022C, TL-060C, etc., su voltaje de funcionamiento es ±2V~±18V y el consumo de corriente es 50~250mA. En la actualidad, el consumo de energía de algunos productos ha alcanzado el nivel de microvatios. Por ejemplo, la fuente de alimentación del ICL7600 es de 1,5 V, el consumo de energía es de 10 mW y puede funcionar con una sola batería.

Tipo de alto voltaje y alta potencia

El voltaje de salida del amplificador operacional está limitado principalmente por la fuente de alimentación. En los amplificadores operacionales ordinarios, el voltaje de salida máximo es generalmente de solo unas pocas decenas de voltios y la corriente de salida es de solo unas pocas decenas de miliamperios. Para aumentar el voltaje de salida o aumentar la corriente de salida, se debe agregar un circuito auxiliar fuera del amplificador operacional integrado. El amplificador operacional integrado de alto voltaje y alta corriente puede generar alto voltaje y alta corriente sin ningún circuito externo. Por ejemplo, el voltaje de la fuente de alimentación del amplificador operacional integrado D41 puede alcanzar ±150 V y la corriente de salida del amplificador operacional integrado mA791 puede alcanzar 1 A.

Instrucciones de uso

Elija el amplificador operacional integrado correcto

El amplificador operacional integrado es el dispositivo más utilizado en los 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 en las que 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 se utilizan varios amplificadores operacionales en un sistema, intente utilizar circuitos integrados de amplificadores operacionales múltiples. Por ejemplo, LM324, LF347, etc. son todos circuitos integrados que empaquetan cuatro amplificadores operacionales juntos.

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 un SR (tasa de conversión) 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).

A la hora de 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.

Puntos clave de uso

1. El modo de suministro de energía del amplificador operacional integrado

El amplificador operacional integrado tiene dos terminales de alimentación VCC y -VEE, pero tienen 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 utilizan principalmente este modo de fuente de alimentación. 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 unitario interno del amplificador operacional tenga un punto de funcionamiento estático adecuado, se debe agregar un potencial de CC al extremo de entrada del amplificador operacional, como se muestra en la Figura 3.2.1. En este momento, la salida del amplificador operacional cambia con la señal de entrada en función de un determinado potencial de CC. Para el amplificador de CA en la Figura 3.2.1, cuando está estático, 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.

Figura 3.2.1 Circuito de alimentación única del amplificador operacional

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. Este 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. Tomando mA741 como ejemplo a continuación, la Figura 3.2.2 muestra un circuito de ajuste a cero de uso común. La Figura 3.2.2(a) muestra el circuito interno de ajuste a cero; la Figura (b) muestra el circuito externo de ajuste a cero.

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. La Figura 3.2.3 es el circuito utilizado para la compensación de fase.

Figura 3.2.2 Circuito de puesta a cero de uso común de amplificadores operacionales Figura 3.2.3 Eliminación de autoexcitación de amplificadores operacionales

Además, se toman medidas para evitar oscilaciones de baja frecuencia o altas frecuencias. Oscilación causada por la resistencia interna de la fuente de alimentación. Es necesario agregar un condensador electrolítico (10 mF) y un condensador de filtro de alta frecuencia (0,01 mF ~ 0,1 mF) a la tierra de los terminales de entrada de la fuente de alimentación positiva y negativa del sistema integrado. amplificador operacional. Como se muestra en la Figura 3.2.3.

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. Los circuitos de protección de conexión inversa de la fuente de alimentación y de protección de cambio repentino del voltaje de la fuente de alimentación se muestran en la Figura 3.2.4 (a) y (b). Para las fuentes de alimentación con bajo rendimiento, a menudo se produce un exceso de voltaje cuando se enciende y apaga la alimentación. En la Figura (b), se utilizan la fuente de corriente FET y la protección de sujeción 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 integrado. amplificador operacional. 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. La Figura 3.2.5 muestra un circuito de protección de entrada típico.

Figura 3.2.4 Circuito de protección de la fuente de alimentación del amplificador operacional integrado Figura 3.2.5 Circuito de protección de entrada del amplificador operacional integrado

(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 interna de limitación de corriente o protección contra cortocircuitos. Cuando se utilizan estos dispositivos, no es necesario agregar protección de salida. Para amplificadores operacionales integrados que no tienen limitación de corriente interna o protección contra cortocircuitos, se puede usar el circuito de protección de salida que se muestra en la Figura 3.2.6. En el circuito de la Figura 3.2.6, cuando la salida está protegida, la resistencia R desempeña el papel de protección limitadora de corriente.

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