¿Cómo puede un op-amp actuar como un diodo de precisión?

Sí, un amplificador operacional puede actuar como un rectificador de precisión pero no en aplicaciones de potencia. Si tiene una señal que desea rectificar (quizás para convertir a un valor máximo), use el siguiente circuito: -

LapartenegativadelaseñalsereproduceconprecisióncomounaseñalpositivaenVout.Tambiénsepuedencombinardosamplificadoresoperacionalesparaproducirunrectificadordeondacompleta.

Estonoesunaformaperfectaderectificacióndepotencia,suusoestálimitadoaseñalesdebajapotencia.

Haycircuitosmássimplesqueusanundiodopero,sinecesitarectificarconprecisiónunaseñaldevelocidadbastantealta,debeevitarsaturarelamplificadorcuandoestépresentelapolaridad"incorrecta" en la mitad de la forma de onda. Esto se logra con la Diodo extra (D2 en el diagrama de arriba).

Buscar en Google " rectificador de precisión " obtendrá algunas otras sugerencias sobre ideas.

Un amplificador operacional ideal quiere hacer que sus dos entradas sean iguales en voltaje a través de la ruta de retroalimentación negativa. Mira un "diodo de precisión" muy simple:

Observe que la entrada de inversión (-) también es Vout. Vin es la otra entrada. Recuerde, el amplificador operacional quiere hacer que sus entradas tengan el mismo voltaje.

Supongamos que Vout comienza a 0V y Vin es 5V. Debido a que la entrada inversora está a un voltaje más bajo que la entrada no inversora, la salida del amplificador operacional será positiva. Esto hace que la corriente fluya a través del diodo, a tierra.

Si esto fuera solo un diodo, entonces observaríamos la caída habitual de 0,65 voltios del diodo. Pero el op-amp todavía ve esta diferencia. En el punto donde Vout es 0,65 V menos que Vin, todavía hay una diferencia entre las entradas del amplificador operacional y, en consecuencia, impulsará la salida aún más, buscando un equilibrio donde las dos entradas tienen el mismo voltaje.

Finalmente, el voltaje de salida del amplificador operacional es 0.65V más alto que Vin. Después de la caída de voltaje, esto hace que Vout = Vin, y las entradas del amplificador operacional estén en el mismo voltaje, y hemos alcanzado el equilibrio.

Ahora Vout y Vin están a 5V, pero digamos que Vin cae a 0V. El amplificador operacional ahora intentará compensarlo generando el voltaje más negativo que pueda. Sin embargo, el diodo evita que la corriente fluya debido a este voltaje negativo. Por lo tanto, se comporta como un diodo, permitiendo la corriente en una sola dirección, excepto sin caída de voltaje.

Limitador de diodo (no inversor) de la serie. Este es el circuito más simple de un "diodo ideal" conectado en serie a la carga RL (la carga no pertenece al circuito):

Enestecircuito,elamplificadoroperacionalaumentasuvoltajedesalidaconVFparasuperarlacaídadevoltajedeldiododirectonodeseado(aquí)VF.Miratambiénesta historia de Wikibooks para ver cómo mis estudiantes convierten el imperfecto del imperio diodo "sin VF ... o haga clic en el símbolo de diodo en la biblioteca de historia animada abajo para investigar el circuito:

Lasdesventajasdeestasolucióndecircuitonoinversorsonlasaturación(enlamediaondadeentradanegativa)yelerrordemodocomún.Luegoveamosotraimplementacióninversadeun"diodo ideal".

Limitador de diodo paralelo (inversor). Este circuito extraño se parece a un convertidor de registro de amplificador operacional, pero aquí la salida de amplificador operacional no se usa como una salida de circuito convencional; en su lugar, la entrada del amplificador operacional invertido sirve como salida? Veamos por qué ...

Avoltajedeentradapositivo(cuandoloslímitesdelcircuito),elamplificadoroperacionalagregaunvoltajedecompensaciónVOA=VFenserieconlacaídadevoltajedirectaVFatravésdeldiodo.Comoresultado,lacombinacióndeldiodoimperfectoyelamplificadoroperacionalseconvierteenundiodovirtualcasiidealconunacaídadetensióndirectaVF≈0...ysecomportacomountrozodecable.Ellimitadordediodopasivoimperfecto(laresistenciaRyeldiodoD)querecortaríaelvoltajepositivodeentradaaaproximadamente0.7Vsehatransmutadoenunlimitadorcasiidealquerecortaelvoltajea≈0V(tierravirtual).

Avoltajedeentradanegativo,elamplificadoroperacionalalcanzaelrielpositivo...eldiodoestáapagado...yelvoltajedeentradaseaplicaatravésdelaresistenciaRalacarga(obviamente,Rdeberíaserlosuficientementebajo).

Generalización.Tantoenlasimplementacionesdel"diodo ideal" (sin inversión (serie) como con inversión (en paralelo), el amplificador operacional en realidad hace lo mismo) agrega un voltaje (emf) VF en serie a la caída de tensión VF a través del diodo. La única diferencia es que en el primer caso, aumenta con VF el voltaje antes del diodo ("levanta" el ánodo), mientras que en el segundo caso, disminuye el voltaje después de que el diodo ("tira hacia abajo" el cátodo). .

Y como observación final, si "diodo" significa "elemento de 2 terminales", entonces solo la última topología puede considerarse un diodo. Este elemento virtual consiste en el diodo D, el op-amp OA y la fuente de alimentación -Vs (compuesta por el globo naranja en la imagen de abajo). El resultado de toda esta combinación es sorprendente: resistencia cero y voltaje cero en el "elemento" ... solo un trozo de cable conectado en paralelo a (cortocircuitando) la carga. Los dos terminales son el punto de suma (donde se conectan la entrada inversora y el diodo) y el terminal positivo de la fuente negativa -Vs.

Aquíhayotra historia de Wikibooks donde mis alumnos convirtieron de esta manera el imperio de los primates. "diodo" casi ideal sin VF.