amplificador operacional UA741CP - leyendo la hoja de datos

  

Entonces, en mi caso, si pongo 0.45 V al + de OpAmp y - a la salida, ¿cuál es mi rango de entrada de modo común? (0.45 + 0.45) / 2 = 0.45?

Su entrada de modo común es de 0,45 V, asumiendo que el amplificador operacional está funcionando como usted espera (de modo que podemos suponer que la retroalimentación negativa hace que sus entradas conduzcan al mismo voltaje). El rango de los voltajes de entrada en modo común aceptables aún depende del amplificador operacional y de las fuentes de alimentación que usa.

El voltaje de modo común es VCM en el siguiente esquema (tomado de esta respuesta ):

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

Las dos entradas diferenciales \ $ V_1 \ $ y \ $ V_2 \ $ se dividen en un solo modo de voltaje común \ $ V _ {\ text {CM}} \ $ y dos voltajes diferenciales de polaridad y amplitud opuestos \ $ V_ {\ text {D}} / 2 \ $. VICR en la hoja de datos especifica el rango de valores aceptables para \ $ V _ {\ text {CM}} \ $

  

¿Pero no está dentro de la cotización \ $ \ pm \ $ 13 (sabiendo que es para una tensión de alimentación de 15 V)?

No. La hoja de datos asume suministros de +15 V y -15 V (30 V entre los pines de suministro). Solo está utilizando +5 V y 0 V (GND), eso es solo 5 V entre los pines de suministro. La hoja de datos dice que el voltaje de modo común \ $ V _ {\ text {CM}} \ $ no debe ser inferior a -12 V (es decir, 3 V por encima de la fuente de alimentación de -15 V) y no mayor a +12 V (es decir, 3 V por debajo de la fuente de +15 V). Con el pin de suministro negativo a 0 V, su \ $ V _ {\ text {CM}} = 0.45 \ text {V} \ $ no está 3 V por encima del suministro negativo según sea necesario.

  

¿Puede aclarar cómo la entrada de la hoja de datos VICR es \ $ \ pm \ $ 12 o \ $ \ pm \ $ 13 para llegar a la conclusión de que este amplificador operacional no funcionará con un suministro de 5 V?

Dado que \ $ V _ {\ text {CM}} \ $ no debe ser inferior a 3 V por encima del suministro negativo, debe estar al menos 3 V por encima de su suministro negativo de 0 V. Tampoco debe ser superior a 3 V por debajo de su suministro positivo de 5 V, lo que significa que debe ser inferior a 2 V. No hay \ $ V _ {\ text {CM}} \ $ que sea mayor que 3 V y menos de 2 V, por lo tanto, un solo suministro de 5 V es insuficiente para este amplificador operacional.

  

También no entiendo completamente la parte:

     

    

Del mismo modo, la salida no puede conducir a 3 V de los rieles de suministro con una carga de 10 kΩ, y no a 5 V con una carga de 2 kΩ.

  

Una carga de resistencia más baja requiere una corriente de salida más alta para aplicar un voltaje dado. Por ejemplo, para aplicar 1 V en una carga de 10 kΩ, el amplificador operacional debe suministrar 0.1 mA. Sin embargo, para aplicar 1V en una carga de 2 k, debe suministrar 0.5 mA. La salida del amplificador operacional no puede oscilar tan cerca de los voltajes de alimentación a medida que aumenta la corriente de salida, por eso puede oscilar hasta 3 V de una fuente de 15 V con una carga de 10 kΩ, pero solo hasta 5 V de 15 V suministro con una carga de 2 kΩ.

Dado que la salida no puede oscilar a 3 V de los voltajes de suministro con una carga de 10 kΩ, tiene el mismo problema que con el rango de modo común de entrada: no hay voltaje de salida que esté a 3 V de ambos suministros. voltajes cuando solo está utilizando +5 V y 0 V.

Aquí hay un fragmento del esquema UA741 IC. Las entradas deben permanecer a 4 diodos por encima de VDD-

Cuenta las flechas a lo largo de los dos caminos. Cada uno tiene 4 diodos de base de emisor. Por lo tanto, Vin debe ser 4 * 0.7v (2.8 voltios), o 4 * 0.6v (2.4 voltios), o 4 * 0.5v (2 voltios completos) por encima de VDD-. Entonces las resistencias, conectadas a VDD-, necesitan algo de voltaje. Y, finalmente, para funcionar bien como las fuentes actuales, los transistores necesitan un Vbase_collector, quizás 0.5 voltios; sin diseñador original (diseñadores) Las curvas del dispositivo (gráficos de Ic & Vc, según Ibase sobrepasan numerosos incrementos lineales), o sin Vearly, solo estamos adivinando, y 0.5 voltios es una buena suposición. Con 4 transistores, tenemos que agregar otros 4 * 0.5 = 2.0 más voltios.

Si lees el siguiente párrafo de tu material de referencia:

  

Algunos amplificadores operacionales, por ejemplo, solo permitirán el voltaje de modo común de   una señal para que venga dentro de una caída de diodo de los rieles de alimentación.   

En su caso, es más que una caída de diodo, si V1 o V2 alcanzan unos pocos voltios de los rieles de la fuente de alimentación, el amplificador operacional no es lineal. Esos pocos voltios de tierra de nadie están ahí por diseño y no escalan con la tensión de alimentación como sugirió.
En la salida del amplificador operacional, existe la misma situación. Si la tensión de salida aumenta hacia la tensión de alimentación, necesita unos pocos voltios para permanecer lineal. La salida no puede suministrar corriente para elevar la tensión de salida. Una vez más, este espacio necesario no se puede escalar con la tensión de alimentación.
Internamente, los amplificadores operacionales utilizan una topología de circuito completamente diferente para lograr el rendimiento riel a riel. Para algo como un audífono, donde el voltaje de suministro es una batería de 1.5 voltios, el diseño del amplificador operacional es todo un arte.

Comportamiento interesante mostrado por el circuito de salida UA741.

Mira los circuitos de salida. Dibujé pequeños bucles donde el Vcb necesita permanecer por encima de cero voltios para que el transistor tenga suficiente Vce para actuar como una fuente de corriente rígida [agregue al menos 0.5v al voltaje requerido].

Desde VCC + hasta Salida, el espacio libre es 3 * Vbe + 0.5 = 3 * 0.6volts + 0.5 = 2.3 voltios. [Utilicé Vbe = 0.6volts porque todo el opamp tiene un presupuesto Idd limitado]. Se puede argumentar si el transistor de protección contra cortocircuitos (NPN con el emisor conectado a la salida) debe incluirse en el espacio para la cabeza.

Desde VCC hasta la salida, el espacio libre es 4 * Vbe * 0.5 = 4 * 0.6volts + 0.5 = 2.9 voltios. Y algunas resistencias de función desconocida, que creo que son para aumentar la impedancia de entrada de sus bipolares, para lograr la máxima ganancia.

Ahora ---- para ese comportamiento interesante. En las frecuencias altas (por encima del ancho de banda de ganancia de unidad, donde OpAmp tiene ganancia de entrada y salida), ¿cuál es la resistencia de salida? Mientras Iout < < Ishortcircuit, Zout es Rem1 || Rem2.

Clave: esto no es cierto para un opamp MOSFET de riel, que DEBE usar drenajes FET para impulsar el pin de salida.