Usando un amplificador operacional como buffer

Trabajando en un proyecto en el que estamos usando un par de amplificadores OP470 Quad Op. Hay 2 amplificadores operacionales no utilizados, y necesito amortiguar una señal proveniente de un sensor (esto está de acuerdo con la hoja de datos del sensor). Me gustaría usar uno de los amplificadores operacionales adicionales. Sé que, en teoría, puede almacenar en búfer una señal utilizando la retroalimentación negativa del amplificador operacional como se muestra a continuación:

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

Sin embargo, también recuerdo vagamente algo sobre los peligros de la autooscilación y la estabilidad del amplificador operacional. El OP470 es unidad de ganancia estable. Aquí está la hoja de datos:

http://www.analog.com/static/imported-files/data_sheets/OP470.pdf

Mi pregunta es, ¿es seguro usar un amplificador operacional en esta configuración como un búfer sin preocuparse por la auto-oscilación? ¿Hay algo más que deba tener en cuenta?

Si la hoja de datos dice que la unidad es estable, entonces sí. La ganancia de unidad estable significa, precisamente, que el amplificador operacional será estable cuando se usa como se describe.

Asegúrese de que la ruta de retroalimentación sea corta. Si lo hace largo, entonces su inductancia aumenta, y tal vez sucedan cosas extrañas. No es necesario ser extremadamente paranoico en este punto; simplemente no lo enrutes 10 pulgadas alrededor del tablero y deberías estar bien.

Usar el OP470 para un amplificador o búfer de ganancia unitaria no es una mala elección. Lo importante será el margen de fase donde la ganancia de bucle abierto cruza 0dB. Es bastante común que los opamps tengan 45 grados de margen de fase en su frecuencia de cruce de bucle abierto, lo que daría como resultado un sobreimpulso de 1.3 veces Vin seguido de un timbre. Ese no es el caso con el OP470, si observa TPC (Características de rendimiento típicas) 16 en la hoja de datos (página 7), verá que el margen de fase en el cruce es de 58 grados. Ahora, una respuesta de pulso óptima querría un margen de fase de 60 grados, por lo que 58 grados es bastante bueno.

La respuesta de pulso de señal pequeña del OP470 como un buffer de ganancia unitaria se muestra en TPC 27 de la hoja de datos. Verá allí que la respuesta de pulso apenas tiene sobreimpulso y no suena.

Posibles preocupaciones:

• Carga de salida. No muestra cuál es la carga del búfer, pero las cargas capacitivas pueden degradar el margen de fase y causar una respuesta deficiente. La impedancia de salida del OP470 aumenta bruscamente a medida que se acerca al cruce, por lo que se esperaría que las cargas capacitivas de más de 100 o 200 pF degraden el margen de fase. Hay una sección de la hoja de datos (página 12) que aborda las cargas capacitivas de conducción de hasta 1000pF.

• Resistencia de retroalimentación desde la salida a la entrada negativa. Como dice Phil Frost, querrás mantener la ruta de retroalimentación relativamente corta. Pero, a veces, para pruebas o capacidad de servicio, se utilizará una resistencia de retroalimentación. Si hace esto, querrá colocar la resistencia cerca de la entrada negativa, y querrá mantener el valor inferior a 500 ohmios y superior a 100 ohmios para obtener la mejor respuesta. La hoja de datos cubre esto en la sección sobre buffers de ganancia unitaria (página 12).

• OP470 es tecnología BJT, por lo que no hay operación de riel a riel. Debe asegurarse de que los voltajes de entrada no se acerquen a los rieles de polarización de aproximadamente 4 voltios, y debe estar bien con que el voltaje de salida no esté más cerca de los rieles de aproximadamente 3 voltios. Solo usted conoce su sistema lo suficientemente bien como para decir si esto es importante.

La salida de ese amplificador operacional probablemente esté impulsando una carga capacitiva. Me encontré con un problema similar con un amplificador operacional de alta velocidad de respuesta. La solución descrita en la hoja de datos es colocar una resistencia de aproximadamente 47 ohmios después de la retroalimentación negativa. Esta solución resolvió de inmediato mis oscilaciones.

La frase:

Los LT1632 / LT1633 son amplificadores de banda ancha que pueden manejar cargas capacitivas de hasta 200pF en suministros de ± 15V en una configuración de ganancia unitaria. En un suministro de 3V, la carga capacitiva debe mantenerse a menos de 100pF. Cuando existe la necesidad de manejar cargas capacitivas más grandes, se debe conectar una resistencia de 20Ω a 50Ω entre la salida y la carga capacitiva. La retroalimentación aún debe tomarse de la salida para que la resistencia aísle la carga capacitiva para garantizar la estabilidad.