Impedância e Resistência de Saída do Amplificador Operacional
A impedância e resistência de saída do amplificador operacional é um fator chave que governa muitos aspectos do design geral, incluindo carga, dissipação de energia, etc.
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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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A impedância de saída do amplificador operacional é um fator importante no projeto de qualquer circuito. Determina o nível de redução da tensão de saída quando uma carga é aplicada.
A impedância ou resistência de saída também é importante porque qualquer queda de tensão dentro do próprio amplificador operacional dissipará a energia e isso pode fazer com que a temperatura do amplificador operacional aumente significativamente.
Embora a impedância de saída da maioria dos circuitos de amplificador operacional seja baixa, isso não significa necessariamente que eles possam acionar cargas de baixa resistência com altos níveis de potência. Seus drivers têm limites para a quantidade de energia que podem fornecer.
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IMPEDÂNCIA DE SAÍDA DO AMPLIFICADOR OPERACIONAL E NOÇÕES BÁSICAS DE RESISTÊNCIA
A impedância de saída de um amplificador operacional, muitas vezes designada Zo, surge do fato de que o circuito driver de saída e as conexões associadas têm uma impedância definida.
A impedância de saída pode ser dividida para muitas aplicações. O elemento de resistência é de importância primordial e é o principal componente da impedância geral. No entanto, para alguns casos, a reatância também pode ser um problema e isso é causado principalmente pela indutância em série. Para ser justo, os elementos reativos são normalmente pequenos e são ignorados para a maioria das aplicações de amplificadores operacionais. Normalmente, as frequências nas quais os amplificadores operacionais são usados, os níveis de reatância serão pequenos e não afetarão a operação do circuito indevidamente. No entanto, eles não devem ser esquecidos, pois podem ter um efeito em alguns casos.
Assim, o circuito equivalente efetivo para um amplificador operacional com sua resistência de saída pode ser visto abaixo.
Como pode ser visto no diagrama, a resistência de saída do amplificador operacional é a resistência CC que aparece em série com a saída de um amplificador ideal localizado dentro do chip. Em outras palavras, a resistência de saída pode ser medida observando a queda de tensão causada quando uma carga definida é adicionada à saída.
Na maioria dos casos, a resistência de saída é muito baixa e uma queda muito pequena será vista. O principal problema é normalmente que se atingir o limite da corrente que o amplificador operacional fornecerá.
Além disso, a reatância não deve ser ignorada. Amplificadores operacionais de alta frequência estão disponíveis e a reatância pode ser tal que precisa ser considerada para quaisquer cálculos.
QUESTÕES PRÁTICAS
Ao olhar para folhas de dados para descobrir a impedância de saída. Dependendo do fabricante, as folhas de dados podem listar a impedância de saída em uma das duas condições diferentes. Alguns listam a impedância de saída em malha fechada, enquanto outros listam a impedância de saída em malha aberta. Confusamente, ambos tendem a usar a designação Zo.
Para muitos amplificadores operacionais, os pequenos valores de impedância de sinal ficam entre cerca de 50 Ω e 200 Ω.
A impedância de saída do amplificador operacional pode ser particularmente um problema de projeto ao usar amplificadores operacionais de saída rail-to-rail para conduzir cargas pesadas. Nestas circunstâncias, o amp-op é necessário para conduzir uma faixa de tensão muito maior e os níveis de corrente são mais altos, além de exigir que o estágio de saída atinja tensões muito próximas aos trilhos Se a carga for principalmente resistiva, a impedância de saída limitará quão perto dos trilhos a saída pode chegar – se forem necessárias tensões muito próximas aos trilhos, isso pode causar problemas. Se a carga for capacitiva, o deslocamento de fase extra que isso introduz pode corroer a margem de fase e levar à instabilidade.
CAPACIDADE DE ACIONAMENTO DE SAÍDA DO AMPLIFICADOR OPERACIONAL
Outro aspecto que está ligado à impedância de saída de um amplificador operacional é a capacidade do drive de saída.
A capacidade de acionamento de saída depende de vários aspectos, incluindo o circuito interno e externo e outras condições.
Os fatores internos incluem aspectos como a corrente de polarização do estágio de saída, nível de unidade, arquitetura e capacidade do circuito, bem como o processo no qual o chip foi feito.
Fatores externos também influenciam a capacidade da unidade. No entanto, estes podem ser controlados mais facilmente, pois são afetados pelo circuito externo, embora alguns sejam menos controláveis. Fatores externos para a capacidade do drive do amp op incluem headroom de tensão de saída, ou seja, a diferença de tensão em relação aos trilhos de alimentação; overdrive de entrada; tensão total de alimentação; carga acoplada dc vs. ac; e temperatura de junção.
Obviamente, é necessário poder especificar a capacidade da unidade. Geralmente isso é obtido tomando o parâmetro de corrente de curto-circuito de saída. Em geral, o fabricante especificará o nível de corrente que garante o fluxo quando a saída estiver ligada ao terra. Para situações em que Em uma situação de alimentação única, a saída é vinculada à metade da tensão de alimentação, chamada Vs/2.
Muitas vezes, dois números podem ser dados, um para as condições em que o amplificador operacional está fornecendo corrente e outro para a situação em que o amplificador operacional está diminuindo a corrente.
Usando estes números é possível determinar o comportamento do amp op onde a oscilação de tensão na carga é baixa e, portanto, o estágio de saída interno é capaz de manter uma grande margem de tensão para os respectivos trilhos de alimentação.
A impedância geral de saída do circuito do amplificador operacional é normalmente baixa e geralmente puramente resistiva. No entanto, aspectos como a capacidade de acionamento do amplificador operacional precisam ser cuidadosamente considerados, pois a maioria dos chips tem uma capacidade muito limitada, pois não se espera que acionem grandes cargas. Onde grandes cargas e altas correntes são necessárias, componentes adicionais podem ser adicionados para fornecer a capacidade adicional, ou chips de amplificador operacional de alta potência podem ser usados.
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