Aumento de la ganancia de bucle abierto de opamp mediante el encadenamiento

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Tengo un amplificador operacional, tiene un amplificador operacional \ $ A_ {DC gain} \ $ DC open loop gain, su ideal

La ganancia de bucle abierto es \ $ V_ {out} = A_ {DC gain} V_ {in} \ $ (En realidad \ $ -V_ {in} \ $ en el diagrama, pero obtienes la deriva)

Si encadeno estos dos amplificadores operacionales, obtendré \ $ Vout = A_ {DC gain1} * A_ {DC gain2} V_ {in} \ $ dándome más ganancia de bucle abierto de DC.

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

Ahora, para la pregunta: si hago esto para dos Opamps ideales con ganancia de bucle abierto de CC en una situación de bucle cerrado, debería obtener más ganancia de bucle abierto de CC y poder mover a ganancias más altas.

En el ejemplo superior, la ganancia de bucle cerrado es igual a:

\ $ Ganancia = \ frac {A_ {ganancia de DC} * \ frac {R_1} {R_1 + R_2}} {1 + A_ {ganancia de DC} * \ frac {R_1} {R_1 + R_2}} \ $

en la parte inferior de la cadena, dos opamps deberían mejorar mi ganancia de bucle abierto

\ $ Vout = A_ {DC gain1} * A_ {DC gain2} V_ {in} \ $

así que obtendría esto: \ $ Ganancia = \ frac {A_ {DC ganancia1} * A_ {DC ganancia2} * \ frac {R_1} {R_1 + R_2}} {1 + A_ {DC ganancia1} * A_ {DC ganancia2} * \ frac {R_1} {R_1 + R_2}} \ $

(También me doy cuenta de que voltear la otra opamp niega la ganancia dependiendo de si el terminal positivo está conectado a tierra o el terminal negativo está conectado a tierra).

¿Esto funcionaría en el mundo real con opamps reales que no son ideales? ¿Qué me impediría hacer esto?

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pregunta laptop2d

2 respuestas

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Sí: puede combinar dos operaciones con el objetivo de mejorar el rendimiento general (no solo para ampliar la ganancia de bucle abierto). SIN EMBARGO , tal como lo describe Andy_aka, NO debes simplemente combinar dos bloques "desnudos".

En cambio, el segundo debe estar equipado con una retroalimentación negativa interna (reducción de ganancia). En cada caso, uno de los opamp debe ser inversor y el otro no inverso (estabilidad frente a la autoexcitación).

Tal combinación se llama "amplificador compuesto" (buscar en Google para esta palabra clave le ofrece varias alternativas). Por ejemplo, una combinación de este tipo se puede utilizar para combinar excelentes especificaciones de entrada de un opamp (ruido, desplazamiento, impedancia de entrada) con buenas especificaciones de salida (impedancia de salida, tasa de variación) de otro opamp. Al mismo tiempo, el ancho de banda de bucle cerrado se ampliará considerablemente. Por lo tanto, las características de cc y de ca pueden ser mejoradas simultáneamente.

Aquí hay un ejemplo, en el que las excelentes propiedades de velocidad de giro de un amplificador de realimentación de corriente se combinan con las buenas especificaciones de entrada de un voltaje de operación.

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respondido por el LvW
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¿Esto funcionaría en el mundo real con opamps reales que no son ideales?

No, a menos que fueran realmente op-amps de mierda.

  

¿Qué me impediría hacer esto?

Se llama margen de fase y, básicamente, esto significa que si unes dos amplificadores operacionales se convierte en un oscilador. Aquí hay una foto que debería ayudar: -

EstomuestralarespuestadebucleabiertodeunamplificadoroperacionalenfuncióndelafrecuenciaparaunamplificadoroperacionalTL084.Bastantepromediodelaimagenparalamayoríadelosamplificadoresoperacionalesconvelocidadbajaamedia.Tengaencuentaqueenrojohemostradoelmargendefaseyesdeaproximadamente50grados.Estosignificaquea0dBdeganancia,elopampestáaunos50gradosdedistanciaparaconvertirseenunoscilador.Siagregóotraetapadegananciaaeseamplificadoroperacional,básicamenteestáelevandoelpuntode0dByelnuevopuntode0dBtendráunafrecuenciasignificativamentemayoryharáqueelmargendelafaseseamuycercanoacerogradosoposiblementeseanegativo.elpuntodondeobtienesunoscilador.

Peroespeorqueestoparadosamplificadoresoperacionalesencascadaporquesedebetenerencuentaelmargendefaseparaambosamplificadoresoperacionalesencascada.

Entonces,porejemplo,a200kHz,elPMdeunamplificadoroperacionalsehareducidode180grados(enDC)aaproximadamente90grados.Conecteencascadadosamplificadoresoperacionalesidénticosyelmargendefasecombinadoahoraloconvierteenunosciladora200kHzsiaplicóalgúnfeedbacknegativo.

¿Peronoeslaretroalimentaciónnegativasolounaretroalimentaciónnegativa?No,a200kHzseconvierteenunarespuestapositivaperfectaycantacomounpájaro(exceptoa200kHz).

Aquí está una respuesta que di hace tiempo acerca de simplemente agregar un transistor a un amplificador operacional y los problemas que podría causar. Aquí hay otra responda acerca de agregar ganancia alrededor de un amplificador operacional TL072 y los problemas que podría causar si se agrega una ganancia adicional de 30x.

Básicamente, los amplificadores operacionales necesitan un margen de fase de varias decenas de grados para evitar un exceso de sobreexplotación y un timbre cuando manejan transitorios o en caso de que la carga que manejan sea un poco capacitiva.

    
respondido por el Andy aka

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