¿Qué sucede cuando un amplificador operacional pierde uno de los rieles de alimentación?

Depende mucho de la topología y los dispositivos específicos involucrados, así que sin un esquema para revisar esto será una respuesta bastante general, pero generalmente las condiciones de daño son similares a las que ocurren cuando se exceden las clasificaciones de voltaje IO de un dispositivo. Esencialmente, los rieles de potencia de los amplificadores operacionales estarán flotando, pero probablemente serán arrastrados hacia el suelo (o el riel de suministro opuesto) por todos los dispositivos conectados a través de esos mismos rieles de potencia. Esto incluye otros circuitos integrados, así como divisores de voltaje, indicadores LED, topes de derivación / volumen, etc.

Por lo tanto, como condición de inicio, podemos asumir que el riel flotante, que asumiremos como negativo ya que ese es el caso en su situación, está al mismo voltaje que el riel positivo. Por lo tanto, la tensión cualquiera aplicada a un pin de entrada o salida que es menor que el riel positivo está efectivamente fuera de los rieles de suministro de los amplificadores operacionales. En muchos dispositivos, esto hará que la corriente fluya a través de uniones parásitas o diodos de protección ESD desde el pin de entrada al riel de suministro negativo. Si la impedancia de la fuente es lo suficientemente baja, puede fluir suficiente corriente como para que el riel negativo flotante pueda comenzar a arrastrarse aún más negativo, esencialmente el riel negativo se suministra a través de ese pin de señal. Debido a que estas uniones parásitas nunca tuvieron la intención de suministrar corriente a todo el circuito integrado, y mucho menos a todos los circuitos circundantes, esto puede hacer que fallen. Del mismo modo, los diodos de ESD, si están presentes, fueron diseñados para conducir oleadas breves donde, aunque la corriente instantánea puede ser sustancial, la energía total es limitada. La corriente continua continua puede hacer que estos también falle.

Es bastante común que los semiconductores fallan en corto, en cuyo caso, dependiendo de la naturaleza exacta de la falla interna, un dispositivo puede terminar con un pin de entrada o salida en corto a un riel de suministro, o incluso puede terminar con ambos Los rieles de suministro están cortocircuitados internamente, lo que obviamente interrumpirá todo el circuito circundante. También pueden ocurrir fallas más sutiles, que simplemente comprometen la función interna del dispositivo. Las fallas totales son comunes, pero las fallas parciales, incluidos los cambios en los parámetros del dispositivo, son ciertamente posibles.

Dependerá completamente de las conexiones alrededor del amplificador operacional y si esas conexiones permitieron que el amplificador operacional supere sus calificaciones máximas.

En casi todos los procesos de IC hay diodos parásitos e intencionalmente invertidos desde todos los pines a los rieles de la fuente de alimentación. Si su amplificador operacional experimentó un voltaje negativo sin una fuente negativa presente, los diodos se desviaron hacia delante e intentaron alimentar el resto del circuito. Si circulaba suficiente corriente, se destruyó el amplificador operacional.

Además, los transistores tienen voltajes máximos de fuente de compuerta o de base invertida que se mantienen bajo control siempre que la red de polarización sea funcional. Si esto falla, se pueden destruir las uniones de transistores individuales.