¿Cómo aumentar la tensión / corriente de salida nominal al conectar múltiples amplificadores operacionales?

Para aumentar la potencia de salida usando múltiples amplificadores operacionales, debe usar la tensión de alimentación nominal máxima (para maximizar el voltaje de salida) y poner los amplificadores operacionales en paralelo para aumentar la corriente de salida. Por ejemplo, la hoja de datos de OPA454 muestra cómo hacerlo en la página 17:

Enesteesquema,\$A_1\$eselamplificadormaestroqueproporcionalaganancia,y\$A_2\$eselesclavo(queessolounbúferdegananciaunitariadestinadoaduplicarlacapacidaddecorrientedesalidadelcircuitogeneral).Tengaencuentaqueambosamplificadoresestánconfiguradosconlamismatensióndealimentación;enelcasodeOPA454,esteesunmáximode\$\pm50\$V.¹

Sinembargo,estosoloduplicarálapotenciadesalidadelamplificador,yaquesololepermiteduplicarlacorrientedesalida(sincambioenlatensióndealimentación).Losamplificadoresoperacionalesnopuedensuministrar50W,porloquenoessuficienteparati.Sirealmentedeseaaumentarlapotenciadesalida,useunaetapadeamplificadordepotencia.LamismahojadedatosOPA454muestracómohacerestotambién:

Elamplificadoroperacionalestáimpulsandounamplificadorpush-pullqueconsisteentransistoresdepotenciaexternos.Tengaencuentaqueelbuclederealimentaciónnoestáconectadoalasalidadelamplificadoroperacional,sinoalasalidadelamplificadorpush-pull(queeslasalidageneraldelcircuito).Estecircuitotieneunacorrientedesalidamuchomásalta,queesproporcionadaporlostransistoresdepotenciaenlugardelpropioamplificadoroperacional.

¹Existenvariosdesafíospotencialesquedebenconsiderarseconestaconexiónparalela(estabilidad,velocidaddegiro,eleccióndelaresistenciadecomparticiónactual\$R_S\$,etc.). La nota de aplicación AN26 de Apex Microtechnology tiene una buena explicación de estos desafíos.

Detente y piensa sobre esto.

Primero, 50 W es mucho más de lo que va a proporcionar un "opamp". No proporcionó un enlace a la hoja de datos, por lo que no sé qué puede hacer su opamp, pero probablemente se requiera que muchos de ellos sean paralelos para obtener 50 W, incluso si eso funcionara.

En segundo lugar, empujar 50 W en 50 50 requiere 50 V y 1 A. Eso es otra vez más allá del rango "opamp" ordinario.

Sigue el opamp con algún tipo de amplificador de potencia. No dice cuál es el rango de frecuencia o si la salida debe oscilar en ambos sentidos o no, por lo que hay poco más que agregar aquí. Si sus frecuencias se encuentran en el rango de audio, por ejemplo, un amplificador de potencia de audio disponible sería la solución más fácil.

Un Opamp típico (LM741) tiene una corriente de salida menor. La potencia es el producto del voltaje y la corriente. Cuando conectas en cascada tu Opamp, todo lo que haces es combinar la ganancia de ellos, no puedes esperar 50W de los Opamp en cascada, especialmente cuando cada uno tiene la misma corriente de salida, pero puede usar amplificadores, pares de darlington en cascada para hacer el trabajo, mirar la Compensación de Voltaje para saber más sobre cómo funciona el opamp.

Piense en ello, el voltaje en serie se suma, la corriente en las ramas paralelas se agrega en un nodo común, por lo tanto, para obtener más corriente (más potencia P = V * I) necesita muchos Opamp en paralelo.

¿Estás fijo en un tipo de amplificador operacional? Si no es así, para tomar la forma más fácil, puede utilizar las unidades de potencia como la serie TDA2030 - 2050, puede encontrar algunos esquemas de amplificador de potencia de audio con estos. Si utiliza opamps "clásicos", tenga cuidado con la corriente de salida máxima que podría limitar también la corriente de activación de los transistores de potencia que utiliza para aumentar la potencia.