OPA211 respuesta de frecuencia extraña: ¿por qué?

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Estoy usando un OPA211 en modo diferencial con ganancia unitaria; sin compensación externa Estoy obteniendo un desconcertante ancho de banda de ~ 10MHz (las especificaciones indican un ancho de banda de 45MHz a G = 1) con un pico a 8MHz (consistente con el horrible exceso / timbre que veo cuando alimento una entrada de onda cuadrada).

Aquí están los detalles de mi diseño y mi configuración para medir la respuesta de frecuencia:

Esquema:

PCB:

Yestaeslarespuestadefrecuenciaqueobtengo:

El plano de tierra está en la capa inferior, y la capa superior tiene un relleno de cobre que está conectado a GND en los pines del conector de borde BNC (J1). Este conector BNC (J1) es 50Ω; Lo conecto a un cable BNC de 50Ω que va a un dispositivo de captura de entrada con terminación de 50Ω (una tarjeta digitalizadora de 180 bits por segundo de 180 MSPS en una PC, la tarjeta especifica un ancho de banda de entrada de 65 MHz).

Sin embargo, en el lado de la entrada, no hay una coincidencia de impedancia --- para medir la respuesta de frecuencia, uso un generador de señal con salida BNC de 50Ω, pero conecté un cable que va de BNC / coaxial a clips, y como Como puede ver, la entrada va a mi tablero a través de un conector tipo cabecera (más como un tipo Molex, con alojamiento de bloqueo).

Por cierto, al medir la respuesta de frecuencia, usé una forma de onda sinusoidal con 100 mV pk a pk para evitar problemas con la velocidad de giro (27 V / us según la hoja de datos).

El timbre no debería ser sorprendente: podría atribuirse a que el amplificador operacional se acerca cada vez más a la inestabilidad cuando se lo empuja a una ganancia baja. Pero el bajo ancho de banda es bastante sorprendente, precisamente, en las ganancias más bajas, debería esperar un mayor ancho de banda, ¿no?

También espero que la capacitancia o inductancia parásita (placa, trazas, plano de tierra, etc.) no sea un problema a frecuencias tan bajas (espero que se activen en el rango de cientos de MHz). En este sentido, la coincidencia de impedancia (o la falta de control de impedancia cuando se solicita el PCB) no debería desempeñar ningún papel en el timbre a una frecuencia tan baja, ¿verdad?

¿Alguna idea de por qué un ancho de banda tan bajo y por qué el pico a 8 MHz?

    
pregunta Cal-linux

4 respuestas

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Sus resistencias tienen un valor demasiado alto. La capacidad de entrada diferencial de ese amplificador operacional es de 8pF, lo que le da un polo a 2MHz.

Los parásitos desde el plano de tierra tampoco ayudan.

Probar resistencias 1K.

    
respondido por el Spehro Pefhany
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La inestabilidad proviene de una retroalimentación positiva extraviada (p3) que es mayor que la retroalimentación negativa desviada (p2).

Todo lo que necesita es una diferencia de 0.1pF en la ganancia unitaria y puede obtener la oscilación y casi está allí.

Las resistencias y las pistas se forman para formar condensadores débiles. Rf = 500 ~ 750 está cerca de ser óptimo para esta parte.

El diseño es crucial en estos diseños. El plano de tierra debe eliminarse del área cerca de los pines de entrada para reducir la capacitancia parásita. El Zo también se eleva a 50 Ohms @ 10MHz debido a la falta de ganancia de retroalimentación negativa que forma otro LPF con 10k. @ 2MHz

Mirando más de cerca la hoja de datos, la Fig. 24 muestra el pico de respuesta óptimo con un rebasamiento de aproximadamente el 5%, ya que muestran que tiene 6.8 pF de neg agregado. Retroalimentación y 680 ohmios para R en lugar de 10k. La carga de 10pF está diseñada para simular una sonda 10: 1 también puede afectar este valor.

Este amplificador operacional no es ideal para un búfer HF de 50 ohmios con ganancia unitaria.

ElZoutOPA211delahojadedatosesequivalenteaunaimpedanciade1uH.

Conclusión:

NosiemprepuedeobtenerBWcompletodelagananciaunitariaenelproductodeGBW.EsteesunhechoqueDamnFastBuffersesdifícildeperfeccionaryestanoesunaexcepción.EsteIChasidosuperadopormuchosotrosqueloprecedenconunanchodebanda100vecesmayor,utilizandolaretroalimentaciónactual.

Incluso este tiene un ancho de banda de potencia de 100MHz aproximadamente '75 < br> mi preferencia

Si quieres mejores resultados, da mejores especificaciones. Este tiene un compromiso en lograr un ruido muy bajo y una baja corriente de suministro. ¿Qué es lo que realmente necesitas?

    
respondido por el Tony EE rocketscientist
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No estás leyendo los detalles finos en la hoja de datos. La impedancia diferencial es de 20 K / 8 pF. La Figura 24 muestra un inversor con una ganancia de -1 utilizando resistencias de 604 ohmios y un condensador de realimentación de 5.6 pF.

Se implica que un condensador de retroalimentación es obligatorio para la estabilidad, para superar cualquier retroalimentación positiva parasitaria.

Esto se relaciona con la respuesta de Spehro Pefhany, y es mantener las resistencias a 1 K o menos, especialmente en las entradas. Este es un amplificador de RF, así que trátalo como uno. El hecho de que tenga excelentes parámetros de audio es solo un signo de cuánta tecnología ha avanzado, pero no la conecte como un amplificador operacional de audio con entradas de resistencia de 10 K, etc.

Un dibujo muestra una ganancia de 10 con 1 K de entradas y 10 K de retroalimentación. Como un amplificador operacional diferencial, parecería que las entradas de 500 ohmios con 10 K a tierra y una retroalimentación de 10 K con un capacitor de realimentación de 4 a 6 pF lo maximizarían para una ganancia de 20 (26 dB) en un ancho de banda amplio.

Los gráficos muestran que es posible obtener una ganancia de 100 pero con un ancho de banda muy reducido. Puede tener un gran amplificador de audio o un gran amplificador de RF, pero no ambos al mismo tiempo.

    
respondido por el Sparky256
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¿Alguna idea de por qué un ancho de banda tan bajo y por qué el pico a 8 MHz?

Es probable que se deba a la impedancia de salida del amplificador:

Parecequelasalidanocoincidecon50Ωeneserangodefrecuencia(loqueprobablementenoseríaungranproblemaa10MHzporquelosefectosdelalíneadetransmisiónaúnnoestánactivados)

También parece que tienen dos polos en la compensación interna del amplificador para mantener limpia la banda de paso (indicada por las diferencias de fase y el ligero cambio de atenuación (en rojo))

Intentaré limitar el amplificador de banda y colocar un polo justo antes de los 8MHz si eso es aceptable

    
respondido por el laptop2d

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