UNIVERSIDAD COMPLUTENSE DE MADRID

Topologías internas de un amplificador operacional y dispositivos relacionados
A diferencia de los errores de offset y de ganancia, este parámetro no puede ser corregido
ni mediante material externo, como potenciómetros, ni mediante el uso de software apropiado.
Asimismo, si se produce un cambio en la entrada, la salida no alcanza el nuevo estado hasta
que no ha transcurrido una determinada cantidad de tiempo, llamado de asentamiento.
En general, los errores de ganancia y los de no linealidad están relacionados con los valores
exactos de las resistencias o transistores de la red del conversor. Por ejemplo, de (4.114) se
deduce inmediatamente que, si RFB es ligeramente diferente de R, V11..11 ≠ (2 n -1)·VLSB, aparece un
error de ganancia no nulo. Los errores de no linealidad surgen cuando las relaciones entre las
resistencias internas no son las previstas teóricamente [Mij96]. Fig. 4.54 muestra un estudio de
peor caso sobre una red R/2R de 12 bits, en la que los valores de las resistencias pueden estar
situados en cualquier punto del intervalo R·(1+TOL/100), siendo TOL la tolerancia de las
resistencias. Puede apreciarse que, a medida que aumenta la tolerancia de las resistencias, el
número relativo de bits y, por tanto, la linealidad disminuye. En esta red, se puede deducir que el
conversor es monotónico sólo si la tolerancia
es inferior a 0.05%. Otra causa de la aparición
de las no idealidades es la presencia de
corrientes de fuga en la red de resistencias,
bien a través de los conmutadores, bien hacia
el substrato en uniones PN inversamente
polarizadas: Unión drenador-substrato en
transistores NMOS, resistencias de difusión,
etc [Mau00].
El error de offset del conversor es
provocado por dos fenómenos simultáneos: En
primer lugar, las corrientes de fuga en los
conmutadores, como los mostrados en fig.
4.51-4.52 y, por supuesto, la tensión de offset
del amplificador operacional, que se suma directamente a la salida de éste.
El tiempo de asentamiento está causado principalmente por el valor de slew rate del
amplificador operacional [Max00b]. Por otro lado, hay que considerar el consumo de corriente
del conversor. En general, la corriente consumida por las redes de resistencias escaladas o en
escalera R/2R (fig. 4.49) es, salvo pequeños errores asociados a la tolerancia de la resistencias,
VREF/R, siendo R la resistencia unidad. En el conversor basado en espejos de corrientes como el
de fig. 4.50, es, aproximadamente, 2·VREF/R0. A este valor habría que sumar el consumo del
amplificador operacional, si éste fuera interno, y el de la etapa lógica, que es nula en los
conversores CMOS.
Fig. 4.54 : Linealidad de un conversor de 12 bits de resolución
en función de la tolerancia de las resistencias tras realizar
un análisis de peor caso con 10000 candidatos.
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