Opamp: flujo de corriente en los tramos de suministro

Buena pregunta!

No hay una pata de tierra de un opamp: hay un riel de suministro positivo y negativo, y la corriente a través de cada uno de ellos es aproximadamente la siguiente:

Is+ = Iq + max(Iout, 0)  = max(Iq, Iq+Iout)
Is- = Iq + max(-Iout, 0) = max(Iq, Iq-Iout) 

donde Is + es la corriente en el + terminal de suministro, Is- es la corriente fuera del - terminal de suministro, Iq es la corriente de reposo especificada en la hoja de datos, e Iout es la corriente que sale de la salida.

Entonces, por ejemplo, si Iq = 1mA e Iout = 3mA, entonces es + = 4mA e Is- = 1mA; si Iq = 1mA y Iout = -3mA entonces es + = 1mA e Is- = 4mA.

Esto se debe a que los opamps son lineales y usan transistores de paso en sus etapas de salida: la corriente de salida positiva = la corriente de origen debe provenir del terminal de suministro +, y la corriente de salida negativa = la corriente de sumidero debe ingresar al terminal de suministro. / p>

Digo "aproximadamente" porque hay otros dos factores:

1. Las corrientes de entrada nunca son exactamente cero: si son picoamps o nanoamps, es probable que las ignore, pero si opamp es una bipolar y la salida está saturada (las entradas son desiguales), entonces la corriente de entrada podría potencialmente ser más grande que la corriente de sesgo de entrada especificada, y podría ser lo suficientemente importante como para que no pueda ignorarlo. Tendría que saber qué polaridad son las corrientes de entrada: con las etapas de entrada PNP, la corriente de entrada sería negativa (la corriente que sale de las entradas) y, por lo tanto, se agregaría a la corriente del terminal de fuente de alimentación positiva; con las etapas de entrada NPN, la corriente de entrada sería positiva (la corriente entraría en las entradas) y, por lo tanto, se agregaría a la corriente que sale del terminal negativo de la fuente de alimentación.

2. La corriente de reposo no es exactamente constante, y puede variar algo con el punto de operación (especialmente si el indicador está en saturación, o si la carga de salida es grande).

  

¿Qué sucede si hay resistencias en esas piernas?

Luego, el voltaje de suministro variará algo debido a las caídas de IR, dependiendo de la corriente de carga. No hagas esto sin dos cosas:

1. Debe comprender completamente cuál es la corriente de carga y asegurarse de que no cause suficientes caídas de IR para hacer una diferencia significativa en la capacidad del circuito (por ejemplo, contracción del rango de saturación del amplificador operacional, o peor aún, opamp). no funciona en absoluto porque el rango de voltaje de suministro cae por debajo de aquel para el que se garantiza que funcione).

2. En aras de la bondad, coloque los condensadores de derivación entre los pines de tensión de alimentación a la tierra de la señal, de modo que la variación de la corriente de CA no cause una variación de la tensión de CA que se acopla a su circuito.

Aquí está el esquema del buen viejo LM741:

Puedevervariasrutas(actuales)desdeV+enlapartesuperiorhastaV-enlaparteinferior.Lasumadetodasestascorrientesseindicaen la hoja de datos como suministrar corriente (página 4). Esa es la corriente con salida abierta.

Cuando conecte una carga a la salida, se generará o se acumulará la corriente. El aprovisionamiento es cuando la corriente sale del opamp, el hundimiento es cuando la corriente fluye hacia la salida. Cuando la fuente de corriente opamp lo hace a través del transistor Q14, la corriente proviene del riel V +. El hundimiento se realiza mediante Q20, y la corriente se drena a V-.

La corriente total a V + es la corriente de suministro más la corriente de origen, si corresponde. La corriente total a través de V- es la corriente de suministro más la corriente que se deriva de la salida, si corresponde.

La colocación de resistencias en serie con V + y V- causará una caída de voltaje proporcional a la corriente a través de V + y V-, resp. Si hace una abstracción de la corriente de suministro (casi constante), puede medir la corriente de salida de esta manera. Si la señal de salida es sinusoidal, la resistencia en V + mostrará la mitad positiva de la señal, la resistencia en V- mostrará la mitad negativa. Esto se usa en el siguiente amplificador:

Cuando el opamp genera una corriente, esto es detectado por R3, y el voltaje impulsará Q3 / Q4, de modo que la corriente generada por el opamp se amplifica. Lo mismo ocurre con la mitad negativa de la señal, que es detectada por R2 y amplificada por Q1 / Q2.