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Función matemática a de un integrador en serie con un amplificador óptico no inversor

Estoy tratando de entender el circuito dado a continuación para poder hacer un modelo matemático del mismo.

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El circuito consiste en un integrador con una tensión de referencia (offset) y un amplificador óptico no inversor conectado en serie. Todos los parámetros son constantes excepto Vin = Vin(t) , VoutB = VoutB(t) y VoutA = VoutA(t) . Son una función del tiempo. Además, vamos a suponer que ambos amplificadores operacionales son de carril a carril para simplificar. Estimé la función del voltaje de salida de OpAmpB a ser:

$$V_{outB}(t) = \Bigg(1+{R_f\over R_{inB}}\Bigg)Vin(t)\tag{1}$$ con la limitación: $$0 \leq V_{outB}(t) \leq V_{powB} - 5.1V\tag{2}$$

Supongo que la limitación anterior existe debido al diodo Zener. Me enteré de que en este enlace: Diodo Zener en la salida del amplificador óptico inversor . A continuación, he estimado que la función de salida del integrador es:

$$V_{outA}(t) = V_{ref} + {1 \over R_{inA}C_f}\int_0^t{\Big(V_{ref} - V_{outB}(t)\Big)dt}\tag{3}$$

Desde Vref es una constante, he estimado que la función matemática del integrador es $$V_{outA}(t) = V_{ref} +{V_{ref} \over R_{inA}C_f}t - {1 \over R_{inA}C_f}\int_0^t{V_{outB}(t)dt}\tag{4}$$

Finalmente, sustituyendo la ecuación (1) en la ecuación (4), obtuve la expresión final para la tensión de salida del circuito:

$$V_{outA}(t) = V_{ref} +{V_{ref} \over R_{inA}C_f}t - {\bigg(1+{R_f\over R_{inB}}\bigg) \over R_{inA}C_f}\int_0^t{V_{in}(t)dt}\tag{5}$$

con las siguientes limitaciones:

$$0 \leq V_{in}(t) \leq {{V_{powB} - 5.1V}\over \bigg(1+{R_f\over R_{inB}}\bigg)}\tag{6}$$ $$0 \leq V_{outA}(t) \leq V_{powA}\tag{7}$$

El problema es que no sé cómo hace la resistencia Ro afecta a la tensión de salida VoutA(t) . A mí me parece que esa resistencia no afecta al circuito por lo que no está en el modelo matemático del mismo. ¿Estoy equivocado? Si es así, ¿puede alguien explicarme por qué? Además, ¿el diodo Zener afecta a la tensión de salida VoutA(t) de cualquier otro modo, salvo la limitación de la opAmpB ¿tensión de salida?

Gracias por su tiempo.

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ianb Puntos 659

El problema es que no sé cómo afecta la resistencia Ro al tensión de salida VoutA(t). A mí me parece que esa resistencia no tiene efecto en el circuito por lo que no está en el modelo matemático del mismo. ¿Estoy estoy equivocado?

Su análisis de Ro es correcto. Representa una carga en la salida del op-amp y no es una carga muy hambrienta por lo que puede ser ignorada en gran medida. Si estuviera por debajo de 1 kΩ empezaría a preocuparme, pero es de 10 kΩ y no debería ser realmente un problema.

Además, ¿afecta el diodo Zener a la tensión de salida VoutA(t) de alguna otra manera otra forma que no sea la limitación de la tensión de salida del opAmpB?

Limita la capacidad del op-amp (B) para conducir grandes voltajes positivos en el nodo Vout, pero, dado que el suministro es de 24 voltios, en la mayoría de los casos, no afectará a las cosas en un nivel de primer orden. Sin embargo, debido a que su primera etapa de op-amp tiene una ganancia de voltaje de 4,3, no se necesita mucho nivel de voltaje en Vin para causar problemas de limitación en el nodo Vout. Cualquier cosa por encima de unos 3,5 voltios en la entrada va a tener problemas aquí.

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