Error en el integrador de op-amp debido a la demora en alcanzar la segunda restricción del punto de suma

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Un op-amp en retroalimentación negativa fuerza tanto las entradas de inversión como las de no inversión al mismo valor. Pero esto lleva algún tiempo que, según mi conocimiento, es de pocos nanosegundos. Entonces, ¿este retraso no causará un error en la salida del integrador de amplificador operacional, ya que la fórmula para un integrador asume que la entrada de inversión está en 0 V (como la que no se invierte)? ¿Hay consecuencias notables de este retraso cuando se trata de señales que cambian tan rápido, que las entradas no están a 0 V?

    
pregunta Sidd

3 respuestas

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El error causado por velocidades limitadas (velocidad de giro) será órdenes de magnitud más pequeñas que otras cosas, como voltajes de compensación de entrada y corrientes de polarización, y generalmente se ignoran para las frecuencias del modelo. Lo que "modesto" será determinado por el amplificador operacional y la ganancia.

    
respondido por el Scott Seidman
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¿Hay alguna consecuencia notable de este retraso al tratar con   señales que cambian tan rápido, que las entradas no son ni siquiera a 0 V?

Esto sucede mucho y "el retardo" se debe, en general, a la característica de ganancia de bucle abierto del amplificador operacional. Aquí hay una curva de amplificador operacional "genérica" cortesía de internet: -

EnDC,lagananciadebucleabiertoes(porejemplo)100dB(100,000).Estosignificaqueparaunasalidade1Vexisteunadiscrepanciarealentrelasentradasinvertidasynoinvertidasde10uV.Nomucho,porsupuesto,ygeneralmentemuchomenosqueotroserrores.

A1kHz,lagananciahabajadoa60dB(1,000)yparaunaondasinusoidalde1VRMSenlasalidahayunadiscrepanciadeentradamuyrealde1mVRMS.Seempeoraamedidaqueaumentalafrecuencia.Porejemplo,a100kHz,lagananciaesde20dB(10)ypara1VRMSenlasalida,ladiscrepanciadeentradaesde0,1VRMS.

Todasestassoncifrasde"bucle abierto" y representan uno de los muchos matices exhibidos por los amplificadores operacionales reales en el mundo real.

Las consecuencias del "circuito cerrado" pueden ser: -

  • Ganancia más baja de lo que un simple análisis podría predecir
  • Distorsión de la salida en comparación con la entrada (amplificador lineal)
  • distorsión armónica general, es decir, no obtiene resultados de salida de señal predecibles (es decir, en un integrador
  • Inestabilidad cuando el bucle está cerrado (a veces)
respondido por el Andy aka
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La respuesta de frecuencia y la ganancia finita y, a veces, la velocidad de respuesta causan errores.

Considere un hit de integración de amplificador operacional con un paso de entrada u (t). La salida tardará un tiempo en responder y se establecerá aproximándose a una salida de rampa de pendiente dvout / dt = -Vin / RC

La tasa de giro no suele ser un problema en esta configuración, pero la salida tardará un tiempo en responder, y habrá un error persistente en comparación con la pendiente ideal del integrador. A continuación se muestra una simulación de un integrador de amplificador operacional con ganancia de -0.0001 (100nF / 1K) con un paso de entrada de -10 V a t = 100usec. Como puede ver, la entrada se alimenta a través de la resistencia de entrada a la salida hasta que el amplificador operacional se pone al día, se sobrepasa un poco desde una rampa lineal (es difícil verlo en la gráfica) y luego comienza algo así como la rampa ideal, pero con Un ligero error persistente. El op-amp es un tipo LM324. Después de 1.5 o 2useg, la salida está bastante cerca de lo ideal.

    
respondido por el Spehro Pefhany

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