Diferencia entre la oscilación de entrada del amplificador operacional y el rango de voltaje de entrada en modo común

Input swing no es un término muy específico, por lo que es difícil decir qué significa exactamente. Rango de entrada de modo común , sin embargo, está bien definido. Si tuviera que unir ambas entradas, el rango de entrada en modo común es el rango de voltaje sobre el cual puede manejar las dos entradas con el indicador de operación todavía funcionando como se esperaba.

Observa detenidamente la oración que citaste, y verás que significan lo mismo con "swing" y "rango de modo común". Usan el término suelto primero, tal vez por brevedad, pero luego el término más exacto al proporcionar números específicos.

Están señalando que los voltajes de entrada pueden estar en cualquier lugar dentro del rango de suministro (eso es lo que significa riel a riel ), pero luego sean más específicos y dicen que realmente puede subir a 300 mV fuera del rango de suministro en cada extremo.

En cualquier caso, todo ese bla-bla en hojas de datos no tiene ningún significado. Dicha información debe solo tomarse de la sección de especificaciones físicas. Por ejemplo, ¿significa esta oración que el opamp solo tolerará todo el rango sin daños, o que funcionará correctamente en ese rango? ¿Son estos valores típicos solo para la gratificación de marketing, o valores mínimos / máximos en los que realmente puede confiar en un diseño?

En caso de que te refieras al voltaje entre las dos entradas como "swing", ten cuidado. Algunos operadores están muy contentos de tener los rieles de suministro completos que separan las entradas, mientras que otros operan bajo las mismas circunstancias porque tienen un circuito de entrada que solo tolera aproximadamente un voltio. Por lo general, esto se debe a los diodos de protección de entrada.

El rango de voltaje del modo común asume que las 2 entradas se encuentran en gran medida al mismo potencial y es el rango que ambas entradas pueden ser llevadas a cualquiera de los rieles de alimentación sin interrumpir significativamente el proceso de amplificación o causar compensaciones de CC.

El voltaje de modo común de una señal diferencial \ $ V_ + \ $ y \ $ V_- \ $ se define como:

$$ V_ {cm} = (V_ + + V _-) / 2 $$

Es la tensión común sobre la que se superponen las señales diferenciales, y como la señal diferencial (la oscilación de entrada) se define como:

$$ V_ {dif} = V_ + - V_- $$

Por ejemplo, podría definir una señal diferencial, \ $ V_ {dif} \ $ con modo común de 900mV y amplitud diferencial de 300mV al proporcionar los siguientes dos voltajes:

$$ V_ + = 0.9 + 0.15cos (2 \ pi10e3) \\ V_- = 0.9 - 0.15cos (2 \ pi10e3) \\ V_ {cm} = 0.9 \\ V_ {dif} = 0.3cos (2 \ pi10e3) $$

Para un amplificador operacional ideal, el voltaje de modo común no importa, ya que realiza la amplificación exclusivamente en el componente diferencial. Sin embargo, los opamps reales suelen tener un cambio en sus condiciones de polarización debido al cambio de los voltajes de modo común, que pueden aparecer como efecto degradante, como el cambio de voltaje de compensación.

No veo que tenga mucho sentido para un dispositivo definir un rango de entrada de modo común que sea más grande que el intercambio de entrada permitido; Mi conjetura es que el "swing de entrada" y el rango del modo común se extienden 300 mV más allá de los rieles, pero al describir los swings de entrada y salida juntos como "riel a riel" dejaron claro que ambos se extienden al menos tan lejos (el la entrada en realidad oscila un poco más lejos.

En algunos casos, los amplificadores operacionales pueden tener un rango de voltaje de modo común que es más pequeño que el cambio de voltaje de entrada permitido. En tales casos, para garantizar un funcionamiento correcto, ninguna de las entradas puede exceder el "rango de oscilación de entrada" [que podría especificarse de manera diferente para cada entrada], y las entradas deben abarcar al menos parte del rango de modo común. Mientras que un amplificador operacional solo podrá operar con cualquier precisión cuando ambas entradas estén dentro del rango del modo común, tener un giro permisible que vaya más allá ayudará a garantizar que incluso si los estímulos de entrada hacen que un amplificador operacional vaya más allá del rango donde puede opera con precisión, reanudará el funcionamiento adecuado cuando los estímulos de entrada vuelvan a niveles aceptables.

Para entender por qué esto es importante, imagine un amplificador operacional hipotético, usado como un seguidor de voltaje, cuyo rango de modo común y oscilación de entrada inversa están ambos limitados a +/- 10 voltios, y que genera salidas de -12 voltios cuando la entrada inversora se controla con cualquier valor por debajo de -10 V, independientemente de con qué se accione la entrada no inversora. Tal amplificador operacional podría funcionar perfectamente siempre que la entrada se mantuviera dentro del rango de +/- 10 voltios, pero si la entrada se desviara momentáneamente a -10.1 voltios, la salida podría ir a -12 V y luego quedarse atascada allí incluso Si la entrada volvía a estar dentro del rango. Si el rango del modo común del amplificador operacional se limitara a +/- 10V pero su oscilación de voltaje se especificó a +/- 12, entonces una entrada de -10.1V puede hacer que la salida oscile a -12V, pero tan pronto como la entrada regresó por encima del umbral de -10V, la salida comenzaría a rastrear la entrada nuevamente.

Si el rango de CM fuera el mismo que el "cambio de entrada", entonces no habría espacio ni margen para que el ruido de CM agregado sea rechazado y, por lo tanto, no tenga CMRR cuando la entrada está en los rieles de suministro. Normalmente CMRR es > 80 dB.