UNIVERSIDAD COMPLUTENSE DE MADRID

Efectos de la radiación sobre amplificadores operacionales de pequeña señal y potencia
Los factores anteriores dan cuenta perfectamente del consumo requerido por las etapas de
entrada y ganancia. Sin embargo, la etapa de salida necesita un tratamiento especial.
Examinando las configuraciones mostradas en ap. 4.2.5, se descubre que las corrientes
requeridas en situación de mínimo consumo son las siguientes:
Clase A: IQ( hFE,2 1 ) · IS,2·exp( ( VBIAS VEE) mVT)
= + + (6.1a)
Clase C: I = 0
(6.1b)
Q
Clase AB (push-pull): I = h · I
(6.1c)
Q FE,1
B1
Clase AB mejorada: I = I + I + h · I + h · I
(6.1d)
Q Q1 Q2 FE,1 B1 FE,2 B2
Como puede verse, en todos las expresiones aparecen términos como la ganancia de los
transistores, fuentes de corriente, etc, que van a disminuir durante la irradiación. Es cierto que
algunos términos pueden crecer (IS2, IB1) pero este incremento es mucho menor que el coeficiente
hFE que los multiplica. Esto se justifica de la siguiente manera: De acuerdo con (3.37), ∆(1/β) es
proporcional al Φ pero, en cambio, según (3.7), ∆(1/IS) es función de Φ -1/2 . Este análisis puede
aplicarse también a etapas de salidas mejoradas, conduciendo a resultados equivalentes.
En definitiva, el consumo de la etapa de corriente de todas las etapas de un amplificador
operacional decrece a causa del daño por desplazamiento, siendo la única excepción el espejo de
corriente Widlar. Sin embargo, este hecho no tiene importancia ya que este espejo se utiliza para
obtener corrientes extremadamente pequeñas. Por tanto, este incremento es despreciable en
comparación con el descenso previsto en las demás fuentes de corriente, espejos y otros
elementos presentes en el circuito.
Por otro lado, una parte de las fuentes de corriente de los amplificadores son tolerantes a la
radiación, lo que impide que el consumo se reduzca totalmente a 0. Por esto, el consumo de
corriente desciende hasta alcanzar un límite inferior, a partir del cual el consumo no disminuye
aunque prosiga la irradiación. Un buen ejemplo de ello es la gráfica asociada al amplificador
OPA227 de fig. 6.9b.
Un hecho realmente interesante es la dependencia prácticamente lineal entre el inverso del
consumo del amplificador operacional OPA541 y el daño por desplazamiento. Esto puede
explicarse fácilmente recordando que la mayor parte del consumo de un amplificador
operacional de clase A se produce en la etapa de salida. En este caso, el consumo podría
expresarse como:
( ,1 + 1)( ,2 + 1 ) · ,2 ·exp(
( + )
I h h I V V mV ) (6.2)
Q FE FE S BIAS EE T
En esta expresión, se tiene en cuenta que existe un par Darlington en la etapa de salida en
lugar de un simple transistor. Primero, aceptemos que hFE,X >> 1 por lo que:
1 1 1 1
I h h I ·exp V V mV
(6.3)
( ( + ) T)
Q FE,1 FE,1 S,2 BIAS EE
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