¿Qué es la saturación de OP-AMP?

Aquí hay algo de mis estudios de Nivel 3 …

En el circuito del amplificador operacional provisto tenemos dos entradas de -12v y + 12v. La salida del amplificador operacional está limitada por la fuente de alimentación, no podemos salir más de lo que la fuente introduce. En este caso, el amplificador operacional solo puede entregar 24Vpp en una situación ideal. Pero en la práctica, el amplificador operacional probablemente no podrá emitir exactamente tanto como 24Vpp. El punto donde la salida no puede ser mayor se llama punto de saturación.

Para controlar la ganancia del amplificador operacional hay una resistencia de retroalimentación utilizada en este circuito. Si simplemente ingresara señales en el amplificador operacional sin una resistencia de retroalimentación, se saturaría en los rieles de suministro ya que amplifica la diferencia de voltaje entre los pines + y -. Esto se debe a que un amplificador operacional ideal tiene ganancia infinita. (En realidad, la ganancia no es infinita, pero sigue siendo muy alta). Por lo tanto, la retroalimentación forma parte de la salida amplificada de la entrada, de modo que la ganancia está limitada mucho más por la retroalimentación que es mucho más predecible que la ganancia de bucle abierto, que es más difícil de controlar.
Entonces la retroalimentación se utiliza para:

·

Defina cuál será el voltaje de los amplificadores operacionales. (Para controlar la ganancia)

·

Se opone o resta a las señales de entrada, lo que le otorga muchas ventajas en el diseño y la estabilización de los sistemas de control.

·

Si la salida del sistema cambia por algún motivo, la retroalimentación negativa afecta la entrada de tal manera que contrarresta el cambio.

·

Tienen efectos de reducir la distorsión, el ruido, la sensibilidad a los cambios externos, así como mejorar el ancho de banda del sistema y las impedancias de entrada y salida.

·

Reduce la ganancia de voltaje.

En conclusión, si tenemos un amplificador operacional con entradas de +12 y -12 voltios con la ganancia de voltaje dada de 100 (Av = R2 / R1) debido a R2 (100KΩ) y R1 (1kΩ), el voltaje de entrada máximo que tenemos podría usar para este circuito 120Mvp, lo que nos daría un máximo de 12vp de salida en una situación ideal (en realidad, para un amplificador operacional como 741, el voltaje de entrada máximo sería de alrededor de 110Mvp, lo que le daría el valor de salida máximo de alrededor de 22Vpp ) Entonces, si aplica 200 mvp, la salida del amplificador operacional entrará en saturación ya que la salida requerida de esta entrada sería de 20 vp, que excede los Vcc de 12 voltios.

La distorsión también puede ocurrir al aumentar la ganancia del amplificador operacional ya que reduce el ancho de banda (frecuencia) del amplificador operacional debido al producto de ganancia de ancho de banda (GBP). Relativamente cuando está cambiando uno de estos parámetros, debe verificar el otro, ya que podría causar una distorsión cuando cambia el ancho de banda o la ganancia.

La saturación del amplificador operacional es básicamente una condición en la que la salida del amplificador operacional puede encontrarse en regiones de saturación positivas o negativas. El amplificador operacional como el 741 tiene una ganancia de bucle abierto de 100000, lo que significa que si 1v es el voltaje dado al terminal sin inv mientras se conecta a tierra el terminal inversor, entonces el voltaje de salida sería + 100000 o +10,0000, lo que no es posible . En cambio, la salida se saturaría en dirección positiva. Los amplificadores operacionales generalmente se especifican no solo con el rango de entrada sino también con los rangos de voltaje de salida. Si los amplificadores operacionales se van a utilizar en aplicaciones lineales como amplificadores, estos rangos no deben cruzarse, o la salida se saturaría y puede requerir algo de tiempo para volver al estado normal (aplicaciones de baja frecuencia). Pero en algunas aplicaciones no lineales de opamps, se desea que la salida se sature en cualquier dirección (por ejemplo, un comparador, detectores o disparador Schmitt)

Un opamp puede saturarse de varias maneras …

  1. La salida se puede recortar.

2. Los circuitos internos pueden sobrecargarse.

3. Las entradas hacen cosas divertidas cuando exceden sus especificaciones de rango.

En 1 y 2, el circuito opamp o la operación interna son conducidos a un punto que hace que otros circuitos actúen incorrectamente. Una salida saturada (que alcanza el rango máximo o mínimo) hace que la retroalimentación opamp deje de funcionar. Un problema de velocidad de sobremarcha de señal interna causa la desaceleración de todo el opamp y afecta la salida de manera extraña.

En 1 y 2, probablemente esté utilizando el opamp como comparador o esté trabajando con una ganancia demasiado alta o un cambio de entrada demasiado rápido.

En 3, solo estás matando al opamp. Incluso puede revertir su salida.

La saturación es buena para los circuitos digitales de encendido / apagado. No es bueno para circuitos analógicos.

Dicho esto, hay algunos diseñadores de circuitos analógicos a los que les encanta usar estas peculiaridades. es decir … diodo ideal, detección de saturación de señal, circuitos de corriente constante, integradores con límite de velocidad, riel positivo como línea de señal …

El amplificador operacional amplifica la entrada utilizando el voltaje que se le suministra …

La salida del amplificador operacional nunca supera este suministro de voltaje. Además de esto, la salida máxima que podemos obtener de un amplificador operacional es aproximadamente 85-90% del voltaje suministrado a los pines 2 y 3 del amplificador operacional.

este max. el voltaje alcanzado es el voltaje de saturación y este funcionamiento general es la saturación del amplificador operacional.

Primero, debido a la ganancia de alto voltaje del amplificador, prácticamente garantiza que el voltaje de salida de los amplificadores se mueva a la saturación y si se opera sin ninguna retroalimentación negativa significa que sus terminales de entrada están conectados juntos …

La saturación de Opamp significa que la salida del dispositivo está alcanzando sus valores máximos y mínimos si la entrada se incrementa más o la ganancia se incrementa más allá de eso, lo que resulta en la pérdida de señal