Es difícil conseguir una alta velocidad con una pequeña diferencia.
Tenga en cuenta que los comparadores no solo tienden a tener mayores voltajes de compensación de entrada que los opamps, sino también un ruido efectivo mucho más alto, ya que para obtener una alta velocidad son bestias de banda ancha.
Oliver Collins produjo un documento hace un par de décadas que muestra que obtiene resultados mucho mejores, es decir, menos jitter de tiempo, si precede a un comparador rápido con una o más etapas de bajo ruido y baja ganancia, cada una con filtrado de un solo polo en la salida, para aumentar la velocidad de giro etapa por etapa. Para cualquier tasa de giro de entrada y comparador final, hay un número óptimo de etapas, perfil de ganancia y selección de constantes de tiempo RC.
Esto significa que los indicadores operativos iniciales no se usan como comparadores, sino como amplificadores de pendiente y, por lo tanto, no necesitan la tasa de respuesta de salida o el producto de GBW que se requeriría para el comparador final.
Aquí se muestra un ejemplo, para un amplificador de pendiente de dos etapas. No se proporcionan valores, ya que el óptimo depende de la velocidad de giro de entrada. Sin embargo, en comparación con el uso del comparador de salida solo, casi cualquier perfil de ganancia sería una mejora. Si usó, por ejemplo, una ganancia de 10, seguida de una ganancia de 100, ese sería un lugar muy razonable para comenzar a experimentar.
simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab
Obviamente, los amplificadores pasarán gran parte de su tiempo en saturación. La clave para dimensionar los filtros RC es elegir una constante de tiempo tal que el RC elegido duplique el tiempo que tarda el amplificador en pasar del punto saturado al punto medio, a la velocidad de giro de entrada más rápida. Las constantes de tiempo obviamente disminuyen a lo largo de la cadena del amplificador.
Los RC se muestran como filtros reales después del opamp, no una C colocada en la resistencia de ganancia de realimentación. Esto se debe a que este filtro continúa la atenuación de ruido de alta frecuencia a 6dB / octava a frecuencias arbitrariamente altas, mientras que un condensador en el circuito de retroalimentación deja de filtrarse cuando la frecuencia llega a la ganancia unitaria.
Tenga en cuenta que el uso de filtros RC aumenta el retardo de tiempo absoluto entre la entrada que cruza el umbral y la salida que lo detecta. Si desea minimizar este retraso, se deben omitir los RC. Sin embargo, el filtrado de ruido que ofrecen los RC le permite obtener una mejor repetibilidad del retardo de entrada a salida, que se manifiesta como un jitter más bajo.
Es solo el opamp de entrada que necesita un alto rendimiento en términos de ruido y voltaje de compensación, las especificaciones de todos los amplificadores posteriores pueden ser relajadas por su ganancia. A la inversa, el primer amplificador no necesita una velocidad de giro o GBW tan alta como los amplificadores posteriores.
La razón por la que esta estructura no se proporciona comercialmente es que el rendimiento rara vez se requiere, y el número óptimo de etapas depende tanto de la tasa de rotación de entrada y las especificaciones requeridas, que el mercado sería pequeño y fragmentado, Y no vale la pena perseguirlo. Cuando necesite este rendimiento, es mejor compilarlo a partir de los bloques que puede obtener de forma comercial.
Aquí está la parte delantera del documento, en IEEE Transactions on Communications, Vol. 44, No.5, mayo de 1996, comenzando en la página 601, y una tabla de resumen que muestra el rendimiento que obtiene al cambiar el número de etapas de la amplificación de pendiente. y la distribución de ganancias de las etapas. Verá en la tabla 3 que para el caso específico de querer la amplificación de la pendiente 1e6, mientras que el rendimiento continúa mejorando por encima de las 3 etapas, la mayor parte de la mejora ya se produjo con solo 3 etapas.
