A menudo veo seguidores con ganancia de unidad con una resistencia en el camino de retroalimentación. Para un amplificador operacional ideal, por supuesto, no hay corriente en la entrada, y esta resistencia no hace nada. ¿Cuál es su efecto con un amplificador operacional real y cómo elijo su valor?
¿Qué hace R1 en este circuito?
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Respuestas:
Raramente verá un circuito con una sola resistencia como lo muestra; por lo general, también habrá otra resistencia (o resistencia de fuente equivalente) del mismo valor en la entrada no inversora.
La mayoría de los opamps (no ideales) tienen una resistencia de entrada finita, y esto significa que una pequeña corriente fluye dentro o fuera de los terminales de entrada. Esta corriente se llama "corriente de polarización de entrada" y varía con el voltaje en las entradas. Dado que la mayoría de los circuitos opamp usan retroalimentación negativa para mantener las dos entradas al mismo voltaje, esto significa que para cualquier voltaje dado, la corriente a través de ambas entradas será la misma.
La corriente a través de cada entrada fluye a través de cualquier resistencia que esté conectada a esa entrada, y esto introduce un cambio de voltaje en la entrada. Si la resistencia en las dos entradas es diferente, este cambio de voltaje también será diferente, y la diferencia entre esos dos cambios aparecerá como un error de compensación de entrada adicional en la operación del circuito.
Por esta razón, se hace un esfuerzo en todos los circuitos opamp para asegurarse de que las resistencias conectadas a las dos entradas sean las mismas, eliminando esta fuente adicional de error. Incluso en un buffer de ganancia unitaria, si la resistencia de la fuente es 100Ω, se usará una resistencia de 100 Ω en la ruta de retroalimentación.
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Aquí hay un extracto de la hoja de datos OP27 , que muestra que la respuesta es más complicada que igualar las impedancias observadas por las dos entradas:
Y otro ejemplo, de la hoja de datos AD797:
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Una razón por la que se puede usar la resistencia de retroalimentación es para igualar la impedancia de salida de Vin. Los amplificadores operacionales reales tienen polarización de corriente de entrada y compensación de corriente de entrada.
Tomemos por ejemplo este circuito representativo:
Aquí, he creado un modelo más realista de un amplificador operacional agregando fuentes de corriente que simulan la corriente que fluye hacia los terminales de un amplificador operacional real. La diferencia entre las dos corrientes de entrada es la corriente de entrada desplazada.
El voltaje de entrada en el terminal de entrada positivo es en realidad:
A través de la acción ideal del amplificador operacional, el voltaje del terminal de entrada negativo es el mismo. Entonces podemos calcular el voltaje de salida resultante:
Al hacer coincidir estrechamente R1 y R2, el efecto de la corriente de polarización de entrada se anula efectivamente. Sin embargo, tenga en cuenta que esto no resuelve la corriente de desplazamiento de entrada. Para resolver ambos problemas, asegúrese de que la resistencia de R1 y R2 sea pequeña. Esto resolverá los problemas de la corriente de compensación de entrada y la corriente de polarización de entrada. Con un R1 lo suficientemente pequeño, puede que no haya necesidad de un R2 coincidente discreto real, aunque, por supuesto, obtendrá mejores resultados si lo hay.
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Hay 2 tipos de amplificadores operacionales: retroalimentación de voltaje y retroalimentación de corriente. En la retroalimentación de corriente, como se puede adivinar por su nombre, la corriente conducida desde la salida a la entrada a través de la "resistencia de retroalimentación" Rf determina 1) el ancho de banda 2) la ganancia cuando se asocia en un divisor de corriente con la "resistencia de tierra" Rg. En los amplificadores operacionales de retroalimentación actuales, si hay una resistencia de retroalimentación muy baja, esta nota de aplicación http://www.ti.com/lit/an/slva051/slva051.pdf dice que el amplificador operacional oscilará. Elegir un valor alto disminuirá el ancho de banda.
De hecho, hay tantos tipos diferentes de amplificadores operacionales hoy en día que el modelo simple de entradas de impedancia infinita que implican Vin + = Vin- está lejos de ser cierto en muchos casos. Muchos amplificadores operacionales tienen valores bajos de impedancia de entrada, otros tienen una impedancia muy alta en + In y muy baja en -In. Los amplificadores operacionales VHF son todos comentarios actuales y muy delicados de implementar, como el LMH6703
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