Resolución Op-Amp

Creo que lo que se pregunta es cuál es la cantidad mínima que se puede cambiar la salida de un amplificador operacional al variar la entrada . Por lo tanto, el siguiente diagrama muestra la salida de CC de un amplificador operacional, incluido el ruido. He simplificado la distribución de probabilidad de ruido a algo así como una distribución normal. Entonces, la pregunta es ¿cuál es el mínimo controlable posible? V?

Aparentemente,noexistelaverdaderaelectrónicaanalógica.Loscircuitospasanlacarga(noelvoltaje)enunidadesenterasdee(1.6×10−19C),queeslacargaenunsoloelectrón.Estoesespecialmenteimportanteconlaelectrónicamodernaysensiblequepuedecontarelectronesindividualesyconducealruidodedisparoamedidaqueloselectronesindividualespasanvolando.Unamplificadoroperacionalesuncircuitocomocualquierotro,simplementetieneunaconfiguración(relativamente)estandarizada.Porlotanto,lasalidamínimasolopuedeser1electrón.Larelacióndeentradaasalidapuedevariarsegúnlaconfiguracióndegananciayelruido,peronopuedeserinferiora1electrón.

Sinembargo,unsoloelectrónnohacecorriente.DelaecuaciónclásicadeV=IR,podemosderivar:-

donde N = número de electrones, y t = tiempo. R es la carga, los cables de prueba, el transistor de salida final, etc. Si excluimos (hasta ahora) el concepto hipotético de tiempo de Planck discreto, el tiempo es una métrica continua. De manera similar, para fines estadísticos, el conteo de electrones N se convierte en un promedio matemático que no tiene que ser un número entero. Eso significa que V se vuelve continuo y, por lo tanto, analógico. Ergo δV → 0 .

Entonces, la resolución del amplificador operacional teórico = infinito. Resolución práctica del amplificador operacional = determinada primero por la cuantización de su instrumento de medición, especialmente si tiene una salida / pantalla discreta. Eso podría ser un píxel del osciloscopio o el dígito menos significativo en un multímetro. En segundo lugar, su capacidad para variar el voltaje de entrada con incrementos suficientemente pequeños. Si su entrada es de un DAC, hipotéticamente será la resolución de salida del DAC, pero aún estará limitada por su instrumento de medición final como el anterior.

La eliminación es no te preocupes por la resolución del amplificador operacional. Preocúpate por los otros bits de tu circuito .

  

¿Cuál es la variación mínima requerida en el voltaje de entrada para la salida?   voltaje para variar?

Para cada amplificador operacional conocido por el hombre que se usa en una aplicación lineal, la variación más pequeña en la tensión de entrada aplicada necesaria para variar la salida es exactamente cero voltios. Esto se debe a que cada amplificador operacional conocido por el hombre (y operado a una temperatura superior al cero absoluto) produce ruido y aparece en la salida independientemente de la tensión de entrada.

  

En mi aplicación, el op-amp está conectado como un integrador

Es una aplicación lineal y está sujeta a lo que acabo de decir.

Aquí hay un ejemplo de ruido opamp, dada la entrada de 1milliVolt, la ganancia de bucle cerrado de 1,000x y el uso de un opamp elegido para un ruido bajo de 1nanoVolt / rtHz. Observe que la entrada de 1milliVolt, el ancho de banda bajo (establecido por opamp) y el bajo Rnoise, juntos producen una relación señal-ruido de 78dB SNR.

El ruido de salida de 42 microVolts RMS tiene un ancho de banda 3dB de 1KHz, establecido por la intersección de ClosedLoop Gain de 60dB con la curva de ganancia de OpenLoop, a 1KHz.

¿Cómopodemosmejorarla"resolución"? Reducir el ruido. Dada una densidad de ruido de OpAmp fija de 1 nanoVolt / rootHertz (por lo tanto, 1KHz BW produce 1nV * sqrt (1,000) == 31.5nV rms ruido total, DC integrado --- 1KHz), nuestro botón y palanca restante es para reducir el ancho de banda. A continuación mostramos el resultado con 100Hertz LPF. Tenga en cuenta que la resistencia es grande, para aislar la tapa de la OpAmp, de modo que la OpAmp no oscile.

¿Resultado? SNR mejora de 78 a 88dB; esperamos que ---- 10dB ---- porque redujimos el ancho de banda exactamente 10: 1 y eso reduce la potencia de ruido exactamente 10: 1 y redujo la tensión de ruido exactamente sqrt (10).