diseño de nivel de transistor de amplificadores operacionales

El amplificador diferencial es lo que le da el rechazo en modo común. La ganancia diferencial implica el rechazo en modo común.

La alta impedancia de entrada también proviene de la etapa de entrada. Si se usan FET, la alta resistencia es una propiedad de la puerta del FET. Los BJT multiplican la resistencia de la fuente de corriente de polarización, que es bastante alta para empezar. No hay nada particularmente exótico en esto.

Se puede obtener una baja impedancia de salida utilizando un colector común o un amplificador de drenaje común para la etapa de salida.

La entrada inversora sigue el voltaje de la entrada no inversora cuando hay retroalimentación negativa. Esto sucede porque el amplificador operacional tiene una ganancia diferencial muy alta. La ecuación de retroalimentación básica es:

$$ G = \ frac {A} {1 + A \ beta} $$

G es la ganancia de bucle cerrado, por ejemplo, la ganancia de una configuración de amplificador inversor. A es la ganancia de bucle abierto, que es la ganancia diferencial de la tensión entre las dos entradas. \ $ \ beta \ $ es la relación de realimentación, que es la fracción de la tensión de salida que se retroalimenta a la entrada inversora. Cuando A es muy grande, la ecuación se reduce a:

$$ G = \ frac {1} {\ beta} $$

Eso es todo lo que es un amplificador operacional: un amplificador diferencial con una ganancia muy grande y una gran impedancia de entrada. Todo lo demás es retroalimentación.

Si desea obtener más información sobre la construcción de amplificadores operacionales, sugiero que primero aprenda sobre los amplificadores básicos de transistores. Esto le dará una mejor comprensión de la impedancia de entrada / salida, la ganancia y el papel de la retroalimentación.

El extremo frontal diferencial de un opamp funciona así:

Enunsolochip,lasresistenciasseríanfuentesdecorriente,generalmenteunespejodecorriente.Decualquiermanera,piensaencómofuncionaesto.Q1yQ2estándiseñadosparacoincidirlomáscercaposible.Supongaquesonidénticos,yconsidereloquesucedecuandoIN+yIN-semuevenhaciaarribayhaciaabajojuntos.Alseridénticosconvoltajesdebaseidénticos,compartiránlacorrienteporigual.Tengaencuentaqueelvoltajedebaseabsolutonotienenadaqueverconesto,siemprequehayasuficientevoltajeC-Edisponible.Lamitaddelacorrienteapareceencadaresistenciaylatensióndesalidapermaneceigual.

SiIN+vaunpocomásaltoqueIN-,entoncesQ1tomarámáscorriente,Q2tomarámenoscorriente,loquesignificaqueR2tendrámenoscorrienteatravésdeellaymenosvoltaje,loquesignificaquelaSALIDAaumenta.Desdeallí,OUTseamplifica,seintegrayseutilizaparacontrolarlaetapadesalidadealtacorriente.

Elintegradoresunaparteimportantedeunopamp.Poneunsolopolodominanteenlafuncióndetransferenciadebucleabierto,queproporcionalaprevisibilidaddeoperaciónylaestabilidadgarantizadaenunconjuntoespecíficodecondicionesoperativas.Elrestodeloquehacenlosopampsselograconretroalimentaciónexterna.Encualquieraplicaciónrealde"opamp" (como se adjunta al "comparador"), esta retroalimentación externa es una parte esencial de la operación general.

La misma configuración de pares diferenciales Q1 / Q2 también funciona con FET o darlingtons, pero esos son solo detalles de la implementación que afectan el voltaje de compensación, la impedancia de entrada y otras compensaciones.

Si busca material de lectura sobre diseño analógico a nivel de transistor, un excelente lugar para comenzar es el libro gratuito en PDF "Desiging Analog Chips" de Hans Camenzind.

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Escrito por el diseñador del mundialmente famoso temporizador 555, cubre prácticamente todos los bloques analógicos básicos a nivel de transistores de manera práctica.