UNIVERSIDAD COMPLUTENSE DE MADRID

Efectos de la radiación sobre amplificadores operacionales de pequeña señal y potencia
radiación. Dado que todas las partes del amplificador se degradan, la ganancia en lazo abierto
debe decrecer también, tal y como muestran los resultados experimentales.
En fig. 6.13d se ha representado el inverso de la ganancia en lazo abierto del amplificador
operacional OPA541 para comprobar si podía realizarse un ajuste similar al hallado en el
consumo de corriente. Sin embargo, se puede ver que el ajuste fracasa ya que no se han tenido en
cuenta dos fenómenos: En primer lugar, la ganancia en lazo abierto de los amplificadores
operacionales sólo tiene sentido si la relación VOUT = F(V+-V-) es lineal, hecho que no ocurre en
muchos amplificadores operacionales irradiados (p.e. PA61). Por otro lado, el éxito del ajuste en
el anterior apartado radicaba en que las corrientes consumidas en las distintas etapas se suman y
se pueden despreciar todas las corrientes menores en beneficio de la predominante. En cambio,
las ganancias de las distintas etapas se multiplican por lo que la función exacta GOL = F(Φ)
requiere un número mayor de términos no lineales.
A semejanza del consumo de corriente, el origen primario del descenso de la ganancia en
lazo abierto es la reducción de la ganancia en corriente hFE de los transistores bipolares, que
aparece también en el caso de que los transistores sean irradiados con radiación ionizante. Se
prevé en consecuencia que la ganancia en lazo abierto disminuye con este tipo de radiación.
Esta predicción teórica ha sido comprobada experimentalmente por diversos autores
[Sau00, Sha97]. Sin embargo, es imposible que la reducción de AOL mostrada en esta memoria
sea causado por efecto de la radiación gamma residual. Esta afirmación se basa en el hecho de
que los anteriores autores requirieron una dosis del orden de 100 kGy para obtener resultados
similares a los observados en los amplificadores radiados con neutrones, en los que la radiación
residual era del orden de 2-3 kGy. Además, durante la irradiación con 60 Co se alcanzó una dosis
de 19 kGy (air) y, aunque se observó el decrecimiento de la ganancia en lazo abierto, en ningún
momento observó un descenso tan acusado. P. e., un amplificador operacional OP27 que recibió
irradiado con 60 Co sufrió un descenso de 3.4 V/µV hasta 3.1 V/µV. En cambio, un amplificador
del mismo tipo que recibió una dosis de 2.24·10 13 n·cm -2 y 1.6 kGy (air) mostró un descenso
desde 3.8 V/µV hasta 0.57 V/µV.
La evolución de la ganancia en lazo cerrado puede explicarse fácilmente atendiendo al
descenso de la ganancia en lazo abierto. Si se acepta que la ganancia en lazo cerrado (K+1) es
despreciable frente a la ganancia en lazo abierto incluso en los amplificadores más irradiados, se
cumplirá que la expresión (4.35) se transforma en:
(
( ) ( )
A K 1·1 K 1· A −
≈ + − + ) (6.6)
1
CL OL
En esta ecuación, el valor de la ganancia en lazo cerrado ACL disminuye a medida que lo
hace AOL. De acuerdo con fig. 6.13c, los amplificadores operacionales OPA627 tienen una
ganancia en lazo abierto de 90 dB (31600 V/V) con un flujo de 10 14 n·cm -2 . Esto implica que se
debe observar en ACL un descenso de 0.3 unidades frente al valor inicial, 101. Como puede
apreciarse, este valor coincide con el obtenido experimentalmente en fig. 6.14.
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