En qué intuiciones o reglas generales me guiarían fielmente
cuándo considerar una OTA en lugar de un amplificador operacional "regular"; quizás
ilustrado por cualquier aplicación "clásica" donde una OTA lo haría
Ser preferido (y por qué)?
Realmente no se puede comparar una OTA con un OpAmp regular. Los OpAmps son simples bloques de construcción que normalmente se "configuran" para realizar una operación fija agregando componentes a su alrededor.
Las OTA son similares pero tienen el beneficio adicional de que una vez que las haya "configurado" aún puede controlar ciertos aspectos de la operación (digamos amplificación) aplicando una corriente de control.
La diferencia clave es que una OTA tiene tres entradas, mientras que su OpAmp tiene solo dos. Además de los dos terminales de entrada diferencial que comparten una OTA y una OpAmp, la OTA tiene una tercera entrada que le permite configurar la ganancia del amplificador aplicando una corriente.
Esta tercera entrada le permite hacer cosas que simplemente no puede implementar con un simple OpAmp: ¡La OTA puede multiplicar dos señales variables de tiempo!
Por otro lado, el OpAmp también se puede multiplicar (o amplificar), pero solo una señal varía con el tiempo (la de la entrada diferencial). El otro factor que interviene en la multiplicación es constante y está definido por las resistencias de realimentación.
Los casos de uso típicos de las OTA son " Amplificadores controlados por voltaje ".
Digamos que desea controlar el volumen de una señal de audio. Para una señal estéreo puede usar un potenciómetro estéreo, atenuar la señal y luego amortiguarla con un OpAmp. Bien, pero ¿cómo lograrías lo mismo si tratas con más de dos canales? ¿Un sistema de sonido 5.1 por ejemplo? Probablemente no encuentre potenciómetros con más de dos canales.
Aquí, las OTA vienen al rescate: puede usar un solo potenciómetro para generar un voltaje de control y alimentarlo a cualquier número de amplificadores controlados por voltaje. Con solo girar un solo botón, ahora puede controlar el volumen de cualquier cantidad de canales de audio que desee.
Otros usos comunes son controles automáticos de ganancia . Aquí una señal se amplifica en función de su amplitud. Una señal con baja amplitud se amplifica mucho, mientras que una señal con una amplitud alta simplemente se amortigua. El objetivo aquí es generar una señal con menos rango dinámico en la salida. Esto puede evitar recortar la señal y evitar que las partes de baja amplitud se entierren en ruido. Hace 20 años encontraste este tipo de circuitos en máquinas de dictado, teléfonos, grabadoras, etc. Hoy en día el trabajo es más barato que en el software.
Otro campo grande donde se usan OTA son " filtros controlados por voltaje ". Aquí no controla la amplificación de una señal, sino la frecuencia de corte de un filtro. Alrededor de la mitad de todos los filtros de sintetizador analógico de los años ochenta se basan en OTAs.
Desde el punto de vista del diseño del circuito, los OpAmps y OTA también se usan de manera diferente:
Los OpAmps casi siempre se usan en la configuración de bucle cerrado. P.ej. Casi siempre encontrará una resistencia u otro componente que va desde la salida a la entrada negativa. Como probablemente sepa, esto solía reducir la muy alta ganancia en bucle abierto de un OpAmp a un nivel útil.
Las OTA, por otro lado, son muy rara vez utilizadas en la configuración de bucle cerrado , por ejemplo. no encontrará la resistencia típica de salida a entrada negativa. Esto se debe a que, para empezar, no tienen la alta ganancia de bucle abierto. La ganancia de las OTA se define por la corriente que entra en la entrada de control de ganancia después de todo.
Esto tiene varias consecuencias: piense en un seguidor de voltaje construido alrededor de un OpAmp. La salida del OpAmp se conecta directamente a la entrada negativa. Si aplica un voltaje a la entrada positiva, la retroalimentación negativa garantiza que la diferencia de voltaje entre las entradas diferenciales sea casi cero.
Dado que rara vez hay retroalimentación negativa en los circuitos OTA, tampoco existe un mecanismo para mantener las entradas diferenciales en el mismo voltaje. En su lugar, encontrará un divisor de voltaje enorme antes de las entradas que mantienen la diferencia de voltaje máxima de los terminales de entrada de 10mV a 30mV (regla de oro). Si superas esto, la OTA será cada vez más no lineal y emitirá una señal altamente distorsionada.
Con respecto a su regulador de voltaje: este es realmente un mal caso de uso para una OTA porque no necesita la función de capacidad de programación de ganancia. Podría crear uno usando una OTA, pero la característica interesante de la OTA no sería de ninguna utilidad.
