Onduleur ampli-op suivi d'un tampon. Pourquoi?

Dans un schéma que j'ai essayé de comprendre, je suis tombé sur ce sous-circuit:

Il s'agit d'un onduleur d'amplificateur opérationnel directement suivi d'un tampon. Le VIN provient d'un DAC dans un microcontrôleur et ce circuit produit un VOUT qui est un VIN négatif. L'ampli-op est alimenté par des rails positifs et négatifs (non représentés ici). Jusqu'ici tout va bien.

Mais je ne vois pas complètement la raison d'utiliser l'OA2 dans ce circuit. La seule raison pour laquelle je peux voir est la suivante: Sans le tampon (OA2), une charge soudaine à VOUT tirerait un courant du VIN jusqu'à ce que le retour de l'ampli op OA1 s'ajuste (environ 1µs). Avec le buffer (OA2) ce n'est plus le cas. Suis-je bien compris? Ou est-ce que je manque quelque chose?

Tu as raison. Dans la plupart des cas, c'est idiot, ajoute une tension de décalage et utilise une autre pièce. Il s'agit très probablement simplement de la réaction instinctive de quelqu'un, ou de suivre aveuglément une règle de «toujours mettre le signal en mémoire tampon» sans trop y penser. Tous les schémas ne sont pas le résultat d'une bonne conception.

Il y a quelques avantages subtils au deuxième opamp tampon uniquement:

1. Le courant de rétroaction via R2 consomme la capacité de courant de sortie totale de OA1. OA2 dispose de toutes ses capacités actuelles pour piloter la sortie.

   Dans ce cas, R2 étant de 10 kΩ, c'est un argument faible car le courant de rétroaction est si faible par rapport à la capacité de la plupart des amplificateurs opérationnels. Parfois, un circuit comme celui-ci se produit parce que R2 était beaucoup plus bas auparavant, et le deuxième ampli op n'a pas été supprimé après un changement de conception qui a soulevé R2.

2. OA2 protège le signal d'entrée contre les abus du signal de sortie. Vin ne voit l'impédance fixe de R1 que tant que OA1 agit en boucle fermée. Si quelque chose charge Vout afin que OA1 ne puisse pas le conduire à la tension souhaitée, alors l'entrée négative d'OA1 n'est plus à 0 V, et l'équivalent de Thevenin que Vin conduit change.

   Dans ce circuit, la sortie d'OA2 peut être abusée sans affecter la sortie d'OA1, qui à son tour n'affectera pas Vin, peut - être . La raison pour laquelle je dis "peut-être" est que certains amplis-op ont des diodes dos à dos entre leurs entrées. Je n'ai pas recherché votre opamp, donc je ne sais pas si c'est le cas ici. Si c'est le cas, alors l'abus de Vout reviendra à l'entrée positive d'OA2, qui reviendra à Vin.

   C'est à nouveau un argument faible car le chargement d'une sortie d'ampli-op au point où il ne peut pas conduire à la tension souhaitée fait généralement fonctionner l'ampli-op hors spécifications.

Cela n'a pas beaucoup d'effet sur les performances, sauf pour le ralentir un peu car il y a deux pôles dans la fonction de transfert.

Il y a de fortes chances que le concepteur n'ait besoin que d'un seul ampli opérationnel dans le double et ait choisi de faire quelque chose de bénin avec l'amplificateur restant pour le garder à l'abri des problèmes. Il s'agit d'une situation courante avec les amplificateurs doubles LM324 quad et LM358.

Il n'y a pas d'équivalent bon marché commun du LM358 qui a un seul amplificateur - toutes les autres pièces ont tendance à être plus chères et / ou peuvent être limitées d'une certaine manière (comme avoir une tension d'alimentation maximale inférieure) donc si un LM358 est assez bon, alors vous peut aussi bien l'utiliser et gaspiller le 2ème amplificateur.

Le "tampon" est juste là pour, comme son nom l'indique, "tamponner" la sortie.

Étant donné que OA1 fait partie d'un réseau de rétroaction, une partie de sa sortie est déjà utilisée (perdue via R2 et R1.), Ce qui signifie que OA1 a moins de capacité d'entraînement. Donc, si vous deviez connecter OA1 à une autre partie d'un circuit, des choses imprévues pourraient se produire. OA2 "suit" ou "tamponne" simplement la sortie de OA1, et il n'a aucune charge de sortie, donc a une capacité d'entraînement complète. Cette "mise en mémoire tampon" est couramment observée et utilisée, et rend le fonctionnement du circuit plus robuste et fiable.

De plus, les tampons sont importants en termes de retard. Dans les circuits numériques et analogiques, les signaux à grande vitesse peuvent être considérablement retardés par les éléments du circuit. Parfois, plusieurs tampons sont utilisés - apparemment sans but - sauf pour introduire un retard. Cela se fait généralement de sorte que deux signaux se "rencontrent à nouveau" dans le domaine temporel.

Lorsque le courant est allumé, il devrait y avoir peu de différence comme l'ont fait remarquer les autres affiches.

Cependant, lorsque l'alimentation est coupée, la deuxième variante est moins susceptible de faire fondre la sortie dans l'entrée et rendra probablement la charge d'entrée indépendante des connexions de sortie. Pour certaines applications (audio?), Cela peut être une propriété souhaitable. Que ce soit effectivement le cas ici dépend des circuits internes de l'ampli-op en question. Puisqu'un type spécifique est donné, cela peut en effet faire partie de la conception.

Dans le schéma que vous avez dessiné, comme d'autres l'ont répondu, cette disposition ne présente pas tant d'avantages.

S'il existe cependant deux amplificateurs opérationnels de modèle différents et que les valeurs de résistance sont différentes, il peut y avoir de bonnes raisons d'utiliser une telle disposition. J'ai créé un circuit similaire, qui devait amplifier un signal de fréquence relativement élevée, puis conduire la sortie à une charge de 50 ohms. Ces deux fonctions nécessitent des amplificateurs opérationnels aux caractéristiques différentes. Pour le premier ampli op, il doit avoir une bande passante plus élevée pour lui permettre d'amplifier les hautes fréquences sans aucune perte de gain aux hautes fréquences. Pour le deuxième ampli opérationnel, il devait avoir un courant de sortie nominal plus élevé pour pouvoir piloter une charge de 50 ohms à la tension de sortie maximale, mais n'avait pas besoin d'une bande passante aussi élevée car il n'avait qu'un gain de 1.