Amplificador Operacional de Feedback de Corrente

Menos comuns que os amplificadores operacionais de realimentação de tensão, os amplificadores operacionais de realimentação de corrente são usados em vários projetos para fornecer características diferentes.

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Tutorial de amplificador operacional inclui:

Introdução | Ganho do amplificador operacional | Largura de banda | Taxa de subida do amplificador operacional | Nulidade de deslocamento | Impedância de entrada | Impedância de saída | Amplificador operacional de feedback de corrente | Compreensão das especificações | Como escolher um amplificador operacional | Resumo dos circuitos de amplificador operacional |

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Todos estão familiarizados com amplificadores de realimentação de tensão e, em particular, amplificadores operacionais. Mas também há uma forma de amplificador ou amplificador operacional conhecido como amplificador operacional de realimentação de corrente que também pode ser usado.

Esses amplificadores operacionais de realimentação de corrente não são tão comuns quanto seus primos de tensão, mas, no entanto, os amplificadores operacionais de realimentação de corrente podem fornecer vantagens úteis em várias situações.

As abreviaturas CFA para amplificador de realimentação de corrente de CFB para realimentação de corrente são amplamente usadas contra VFA e VFB para os equivalentes de realimentação de tensão.

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O QUE É UM AMPLIFICADOR OPERACIONAL DE REALIMENTAÇÃO DE CORRENTE

Embora todos nós estejamos familiarizados com amplificadores operacionais de realimentação de tensão, aqueles que usam realimentação de corrente podem ser um pouco diferentes. comparar amplificadores operacionais baseados em corrente e circuitos amplificadores operacionais de realimentação de corrente com os circuitos baseados em tensão mais familiares.

Como o nome indica, realimentação de tensão se refere a uma configuração de malha fechada onde o erro ou realimentação está na forma de uma tensão.

A realimentação de corrente refere-se a qualquer configuração de malha fechada onde o sinal de erro está na forma de uma corrente. Um amplificador operacional de realimentação de corrente responde a uma corrente de erro em vez de uma tensão de erro.

O amplificador operacional de realimentação de tensão mais familiar tem uma alta impedância de entrada e isso resulta em corrente de entrada zero (no cenário ideal). Ele usa realimentação de tensão para manter uma tensão diferencial de entrada zero.

Um amplificador operacional de realimentação de corrente tem uma impedância de entrada baixa e isso resulta em tensão zero nas entradas (no cenário ideal) e usa realimentação de corrente para manter a corrente diferencial de entrada zero.

Em essência, o amplificador operacional de realimentação de corrente é um tipo de amplificador eletrônico cuja entrada é sensível à corrente, e não à tensão.

Assim como outras formas de componentes eletrônicos, é possível mostrar os principais elementos internos de um amplificador operacional de realimentação de corrente para obter uma melhor compreensão do que está acontecendo dentro deles e fornecer uma melhor visão de seu funcionamento geral.

Tal como acontece com os amplificadores operacionais baseados em tensão normal, existem duas entradas. No entanto, com os amplificadores operacionais de feedback atuais, eles são bastante diferentes.

A entrada não inversora é conectada diretamente a um buffer de ganho unitário e isso dá a esta entrada uma alta impedância e também é acionada por tensão.

No caso ideal, a impedância de saída do buffer com sua entrada conectada à entrada não inversora é zero, mas é denotada como R ₀ no diagrama. Assim, o sinal de erro é uma pequena corrente, i que também flui para a entrada inversora.

A corrente de erro de entrada é espelhada em uma alta impedância T(s) e isso resulta em uma tensão de T(s) i da Lei de Ohm.

A quantidade T(s) é um fator importante na especificação de desempenho do amplificador operacional, pois representa o ganho do amplificador operacional. Como é um ganho que possui corrente na entrada e tensão na saída, é conhecido como ganho de transimpedância . Na verdade é uma impedância porque a saída é expressa em termos de tensão e a entrada é em corrente, então com saída dividida pela entrada fica V/I e isso é uma resistência.

A tensão deste estágio é armazenada em buffer para fornecer a capacidade de saída necessária para a saída, pois precisará acionar uma carga de alguma descrição e precisa da capacidade de fazer isso satisfatoriamente.

GANHO DE AMPLIFICADOR DE FEEDBACK DE CORRENTE

Vale a pena examinar o ganho do amplificador operacional de realimentação de corrente com um pouco mais de detalhes para ver como isso afeta a operação de projetos de circuitos eletrônicos.

O ganho de um amplificador de realimentação de tensão típico é simplesmente a tensão de saída dividida pela tensão de entrada. É uma relação simples que expressa o ganho.

Como vimos anteriormente para um amplificador operacional de realimentação de corrente, a entrada é um valor de corrente, enquanto o valor de saída é uma tensão. Isso significa que o ganho é medido como um valor de tensão/corrente, o valor do ganho é medido em Ohms.

Como resultado, os amplificadores operacionais de realimentação de corrente são frequentemente chamados de amplificadores de transimpedância ou amplificadores operacionais, porque a função de transferência em malha aberta é como vimos.

No entanto, referir-se a amplificadores como este como amplificadores de transimpedância pode resultar em alguma confusão porque este termo é mais corretamente aplicado a circuitos mais gerais, como conversores de corrente para tensão (I/V). Obviamente, ambos os amplificadores operacionais de realimentação de corrente e tensão podem ser usados ​​nesses projetos de circuitos eletrônicos. Portanto, é aconselhável agir com um pouco de cautela quando o termo transimpedância for encontrado em qualquer descrição. Dito isto, o termo amplificador operacional de feedback de corrente raramente é confundido e é a nomenclatura preferida quando se refere à topologia de amplificador operacional.

É possível ver como isso afeta a operação de um projeto simples de circuito amplificador operacional não inversor.

É possível calcular o ganho do amplificador geral.

Se assumirmos que R ₀ << R ₁ e R ₁ <e; R ₂ , então a equação pode ser simplificada.

Se o ganho de transimpedância do amplificador operacional for alto – muito maior que R2, a equação de ganho pode ser simplificada ainda mais:

Nota: para que isso seja verdade, então o valor de R ₂ não pode ser muito alto, mas para a maioria dos projetos de circuitos eletrônicos com valores baixos de R ₂ , isso será verdade.

PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS DE UM AMPLIFICADOR OPERACIONAL DE FEEDBACK DE CORRENTE

Os amplificadores operacionais de realimentação de corrente têm muitas semelhanças com suas relações de realimentação de tensão mais comuns, mas também há muitas diferenças.

Vale a pena resumir as principais características dos amplificadores de realimentação de corrente e, em particular, dos amplificadores operacionais de realimentação de corrente.

• Características de entrada: Os amplificadores operacionais de realimentação de corrente não possuem entradas balanceadas como as de realimentação de tensão. Em vez disso, a entrada não inversora é de alta impedância e a entrada inversora é de baixa impedância.
• Ganho de amplificador operacional de realimentação de corrente: O ganho de um amplificador é medido na saída dividido pela entrada. Para um amplificador operacional de realimentação de corrente, a saída é medida em tensão, mas como a entrada é acionada por corrente, isso significa que a corrente é o fator determinante. Portanto, a saída / entrada é um valor em volts dividido por um valor em amperes e isso significa que a unidade do ganho é Ohms – é o que chamamos de ganho de transimpedância.
• Amplificador não inversor: Para a configuração do amplificador não inversor. Para um resistor de realimentação de valor fixo R2, o ganho de malha fechada de um CFB pode ser variado alterando R1, e isso não altera significativamente a largura de banda de malha fechada.

Apesar de serem mais caros do que os seus homólogos de tensão por serem menos utilizados, os amplificadores operacionais de realimentação de corrente possuem algumas características que provam ser muito úteis em algumas circunstâncias.

POR QUE USAR UM AMPLIFICADOR OPERACIONAL DE FEEDBACK ATUAL

Um amplificador operacional de realimentação de corrente é bastante diferente de uma versão de realimentação de tensão com a qual a maioria das pessoas está muito mais familiarizada.

Como os amplificadores operacionais de realimentação de tensão mais familiares e mais comumente disponíveis são baratos e amplamente disponíveis, deve haver algumas vantagens em usar um amplificador de realimentação de corrente.

Existem duas vantagens principais em usar um amplificador operacional de realimentação de corrente.

• Produto de ganho de largura de banda: Uma das principais razões para usar um amplificador de realimentação de corrente, CFA é que ele não está em conformidade com a relação de produto de largura de banda de ganho constante que os amplificadores de tensão seguem. Isso pode ser difícil de entender às vezes, porque é um fator embutido em todos os amplificadores de realimentação de tensão que são muito mais prevalentes, então todos estão mais acostumados a isso.
• Taxas de variação: A segunda vantagem dos amplificadores operacionais de realimentação de corrente é que eles são capazes de atingir taxas de variação muito mais altas do que suas contrapartes baseadas em tensão.A taxa de variação de qualquer amplificador e, no nosso caso, um amplificador operacional é importante porque determina a taxa máxima na qual a saída pode mudar e isso pode ter muitas limitações em sua largura de banda e nível de saída etc., às vezes introduzindo distorção, etc.A taxa de variação de um amplificador operacional de qualquer amplificador é a taxa máxima de variação da tensão de saída. É medido em termos da mudança de tensão em um determinado tempo – normalmente as unidades são volts por microssegundo.A taxa de variação superior para um amplificador de corrente significa que eles são frequentemente usados ​​em projetos de circuitos que exigem uma saída linear de alta velocidade e grande sinal. Exemplos disso podem ser drivers de linha DSL, geradores de formas de onda arbitrárias, projetos gerais de circuitos eletrônicos de áudio e muitas outras aplicações.

CIRCUITOS DE AMPLIFICADOR OPERACIONAL DE REALIMENTAÇÃO DE CORRENTE

CIs de amplificador operacional de realimentação de corrente são frequentemente produzidos para que tenham os mesmos arranjos de pinos que seus equivalentes de realimentação de tensão.

Curiosamente, isso permite que os dois tipos sejam trocados sem religação quando o projeto do circuito permitir.

Para muitas configurações simples, como amplificadores lineares, um amplificador operacional de realimentação de corrente pode ser usado no lugar de um amplificador de realimentação de tensão sem modificações no circuito. Os amplificadores simples inversores e não inversores funcionam sem modificações.

A configuração clássica do amplificador diferencial de quatro resistores também funciona com um amplificador de realimentação de corrente, mas a taxa de rejeição de modo comum é inferior à do equivalente de realimentação de tensão.

No entanto, alguns circuitos, incluindo integradores, exigem um projeto de circuito diferente para operar, pois são baseados na corrente que flui para o capacitor no circuito de realimentação para sua operação.

Amplificadores operacionais de realimentação de corrente são consideravelmente menos comuns do que suas relações de realimentação de tensão. Eles também são mais caros, mas em algumas circunstâncias, os amplificadores operacionais de feedback de corrente podem fornecer algumas vantagens úteis.

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