op-amp: ¿qué es la compensación de frecuencia interna?

Suponiendo que ya ha estudiado el esquema interno del op-amp clásico 741, ya sabe que los principales bloques internos son una etapa de entrada de diferencial a extremo único (par diferencial alimentado por la fuente de corriente), una etapa de amplificador de emisor, y una etapa de controlador de salida. El internal compensation es un pequeño condensador de retroalimentación negativa dentro de la etapa del amplificador de emisor común. Si consulta hoja de datos de TI LM741, 7.2 Diagrama de bloques funcionales , el condensador de compensación interno es C1 30pF cerca del centro del esquema. (Nota: el diagrama de bloques de TI tiene un error, tienen dos transistores etiquetados como Q15 y un transistor sin etiqueta).

El propósito de esta compensación interna es reducir la ganancia de bucle abierto a una frecuencia más alta, de modo que habrá una ganancia menor que la unidad en la frecuencia donde el desplazamiento de fase se convierte en 180 grados. Esto es una heurística para ayudar a asegurar que haya suficiente margen de fase para evitar la oscilación, cuando el amplificador operacional está configurado externamente como un amplificador de ganancia unitaria.

Esta es también una función de marketing para el fabricante de IC. Pueden crear una versión del amplificador operacional que tiene compensación interna, para los clientes que se preocupan por la configuración de ganancia unitaria. Luego, también hacen una versión ligeramente diferente que no tiene la compensación interna, y por lo tanto no será estable en ganancia de unidad. Sin embargo, el amplificador operacional "no compensado" se mantendrá estable con una ganancia mínima, por ejemplo 2V / V o 5V / V, esto se especificará en la hoja de datos.

La compensación de frecuencia de un amplificador de múltiples etapas es frecuentemente necesaria para evitar la oscilación cuando se aplica realimentación. Los amplificadores operacionales a menudo se compensan internamente por la ganancia unitaria (en el peor de los casos) insertando un polo dominante a una frecuencia baja, como 10Hz. A veces, se compensan por una ganancia mínima superior a 1, 5 o 10, por ejemplo, que permite un mejor rendimiento, siempre que siempre necesite una ganancia que sea tan alta. El tamaño del capacitor requerido (tal vez un pF bajo de dos dígitos) se puede hacer en el IC con pocos problemas.

Los amplificadores no compensados tienen una red RC externa o dos que pueden optimizarse para la situación. Solían ser bastante comunes (por ejemplo, LM709) pero son relativamente raros en estos días.

Aquí está el circuito interno de LM324 (un amplificador, simplificado) que muestra El condensador de compensación Cc.

Yel LM709 , que muestra las redes de compensación de entrada y salida externas para la ganancia unitaria.

Comopuedever,nohaycondensadoresenelchip:

Másmatemáticas aquí . Compensación de frecuencia de Google op-amp para mucha más información.