Op-amp inverter seguido de buffer. ¿Por qué?

Question

En un esquema que he estado tratando de entender me encontré con este subcircuito:

Es un inversor op-amp directamente seguido de un buffer. VIN viene de un DAC en un microcontrolador y este circuito produce un VOUT que es VIN negativo. El op-amp es alimentado por rieles positivos y negativos (no se muestra aquí). Hasta aquí todo bien.

Pero no veo del todo la razón de usar OA2 en este circuito. La única razón que puedo ver es esta: Sin el buffer (OA2) una carga repentina en VOUT extraería una corriente de VIN hasta que la retroalimentación del op-amp OA1 se ajuste (aproximadamente 1µs). Con el buffer (OA2) esto ya no es el caso. ¿Estoy entendiendo bien? ¿O se me escapa algo?

Answer 1

Tienes razón. En la mayoría de los casos esto es una tontería, añade tensión de compensación y utiliza otra parte. Lo más probable es que se trate de una reacción instintiva de alguien, o de seguir ciegamente la regla de "amortiguar siempre la señal" sin pensarlo demasiado. No todos los esquemas que existen son el resultado de un buen diseño.

Hay algunas ventajas sutiles en el segundo opampón de solo búfer:

3. La corriente de retroalimentación a través de R2 se come la capacidad total de corriente de salida de OA1. OA2 tiene toda su capacidad de corriente disponible para conducir la salida.

   En este caso, con R2 de 10 kΩ, este es un argumento débil, ya que la corriente de retroalimentación es muy pequeña en relación con la capacidad de la mayoría de los opamps. A veces un circuito como este ocurre porque R2 era mucho más bajo antes, y el segundo opamp no se eliminó después de un cambio de diseño que aumentó R2.

4. OA2 protege la señal de entrada del abuso de la señal de salida. Vin ve la impedancia fija de R1 sólo mientras OA1 esté actuando en bucle cerrado. Si algo carga Vout de manera que OA1 no puede conducirlo a la tensión deseada, entonces la entrada negativa de OA1 ya no está a 0 V, y el equivalente Thevenin que conduce Vin cambia.

   En este circuito, se puede abusar de la salida de OA2 sin afectar a la salida de OA1, que a su vez no afectará a Vin, tal vez . La razón por la que digo "tal vez" es que algunos opamps tienen diodos espalda con espalda entre sus entradas. No he mirado tu opamp, así que no sé si es el caso. Si es así, entonces el abuso de Vout volverá a la entrada positiva de OA2, que volverá a Vin.

   De nuevo, este es un argumento débil, ya que cargar la salida de un amplificador óptico hasta el punto de que no pueda alcanzar el voltaje deseado es, por lo general, hacer funcionar el amplificador óptico fuera de las especificaciones.

Answer 2

No tiene mucho efecto en el rendimiento, salvo que lo hace algo más lento porque hay dos polos en la función de transferencia.

Lo más probable es que el diseñador sólo necesitara el op-amp en el dual y eligiera hacer algo benigno con el amplificador restante para mantenerlo alejado de los problemas. Esta es una situación común con los amplificadores LM324 quad y LM358 dual.

No hay un equivalente común y barato del LM358 que tenga un solo amplificador- cualquier otra parte tiende a ser más cara y/o puede estar limitada de alguna manera (como tener un voltaje de suministro máximo más bajo) así que si un LM358 es lo suficientemente bueno entonces puedes usarlo y desperdiciar el segundo amplificador.

Answer 3

El "buffer" sólo está ahí para, como su nombre indica, "amortiguar" la salida.

Dado que OA1 es parte de una red de retroalimentación, parte de su salida ya se utiliza (se pierde a través de R2 y R1.) Lo que significa que OA1 tiene menos capacidad de accionamiento. Por lo tanto, si conectas OA1 a alguna otra parte del circuito, podrían ocurrir cosas no deseadas. OA2 simplemente "sigue" o "amortigua" la salida de OA1, y tiene una carga de salida nula, por lo que tiene plena capacidad de accionamiento. Esta "amortiguación" es comúnmente vista y utilizada, y hace que el funcionamiento del circuito sea más robusto y fiable.

Además, los búferes importan en términos de retraso. Tanto en el diseño de circuitos digitales como en los analógicos, las señales de alta velocidad pueden sufrir un retraso considerable por parte de los elementos del circuito. A veces, se utilizan varios búferes, aparentemente sin ningún propósito, excepto el de introducir un retardo. Esto suele hacerse para que dos señales se "reencuentren" en el dominio del tiempo.

Answer 4

Se supone que cuando el poder está encendido, hay poca diferencia como los otros carteles comentaron.

Sin embargo, cuando se desconecta la alimentación, la segunda variante tiene menos probabilidades de que la salida vuelva a la entrada y probablemente hará que la carga de entrada sea independiente de las conexiones de salida. Para algunas aplicaciones (¿audio?), esa puede ser una propiedad deseable. Si este es el caso depende de la circuitería interna del amplificador en cuestión. Dado que se indica un tipo específico, es posible que esto forme parte del diseño.

Answer 5

En el esquema que has dibujado, como otros han respondido, no hay tanto beneficio de esta disposición.

Sin embargo, si hay dos modelos diferentes de op-amps y los valores de las resistencias son diferentes, entonces puede haber buenas razones para usar esa disposición. He creado un circuito similar, que necesitaba amplificar una señal de frecuencia relativamente alta, y luego conducir la salida a una carga de 50 ohmios. Estas dos funciones requieren op-amps con características diferentes. En el caso del primer amplificador óptico, es necesario que tenga un mayor ancho de banda para que pueda amplificar una frecuencia alta sin perder la ganancia a altas frecuencias. Para el segundo op-amp, tenía que tener una corriente de salida nominal más alta para poder conducir una carga de 50 ohmios a la tensión de salida máxima, pero no necesitaba un ancho de banda tan alto ya que sólo tenía una ganancia de 1.