Amplificador operacional: producto de ancho de banda y filtro de LP

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¿Qué ocurrirá si utilizo un amplificador operacional como un amplificador de búfer para señales con una frecuencia mayor que el producto de ancho de banda de ganancia? Más específicamente:

1) Digamos que tengo una señal con 2 frecuencias: a) 2 MHz yb) 20 MHz. Digamos que el producto Gain Bandwidth es 5 MHz. ¿La frecuencia de 20 MHz será severamente atenuada y la señal de 2 MHz pasará como está?

2) Si ese es el caso, ¿qué me impide usar el búfer como filtro de paso bajo para pasar solo la señal de 2 MHz?

    

3 respuestas

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No, esto no es una buena idea.

Una razón es que solo se especifica el producto de ancho de banda de ganancia mínimo . Puede contar con que sea al menos eso, pero podría ser, y probablemente sea en alguna parte, algo más alto. El resultado neto es que las frecuencias por encima del producto de ancho de banda de ganancia tendrán una atenuación impredecible.

Otro problema es que si bien el ancho de banda de ganancia es una especificación útil, es solo un modelo muy simplificado de lo que hace el opamp. Hay otros problemas, como la velocidad de respuesta y la diferencia entre la señal grande y las respuestas de señal pequeña.

Otro problema es que el opamp no pasará mágicamente todas las frecuencias por debajo del producto de ancho de banda de ganancia. Por lo general, desea permanecer 10x por debajo para poder ignorarlo. La señal de 2 MHz está solo 2.5x por debajo del producto de ancho de banda de ganancia, lo que significa que solo puede contar con una ganancia de 2.5 en esa frecuencia. Eso significa que se están violando las suposiciones simplificadoras de un sistema de retroalimentación típico. Se basan en que la ganancia es infinita, o al menos "grande" (nuevamente, 10x es un margen común) en comparación con la ganancia de bucle cerrado.

Si desea pasar 2 MHz y atenuar 20 MHz, obtenga un amplificador que pueda pasar los 2 MHz correctamente, luego agregue un filtro deliberado para atenuar los 20 MHz.

Pero espera, hay más. A medida que aumenta la frecuencia de entrada, el opamp ya no funciona como un opamp. Alimentarlo, las señales muy por encima de la frecuencia de ganancia unitaria pueden causar efectos secundarios, como distorsión de la intermodulación, rectificación u otros fenómenos desagradables no lineales que no puede predecir. Así que obtenga un opamp que pueda amortiguar adecuadamente hasta 2 MHz, luego agregue un filtro de paso bajo antes del opamp para atenuar las frecuencias más altas no deseadas.

    
respondido por el Olin Lathrop
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La respuesta depende del circuito real; eso significa: ¿Funciona el búfer realmente como un búfer solamente o es el búfer parte del trabajo de retroalimentación de paso bajo (como para los filtros de teclas Sallen)? En cualquier caso, la señal de 2 MHz NO pasará "como está". Por supuesto, será amortiguado por la ganancia dependiente de la frecuencia del búfer. Muéstrenos el circuito real, y será posible responder con más detalle.

    
respondido por el LvW
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Idea muy interesante. No veo ninguna razón por la que no funcione, pero tengo algunas preocupaciones y puede que no funcione bien.

Lo primero es que tu frecuencia de "esquina" estará completamente determinada por tu ganancia. Por lo tanto, en su "banda de paso", la ganancia puede ser demasiado grande o demasiado pequeña.

La naturaleza del filtro producido no sería "óptima" en ningún sentido y podría no caer muy rápido. Su atenuación en el objetivo de alta frecuencia puede no ser lo suficientemente grande como para satisfacer sus propósitos.

También me preocuparía por los problemas de fase y la distorsión armónica.

Entonces, si quiere probarlo, le recomiendo que revise las cifras relevantes en la hoja de datos, vea si su pase de papel parece aceptable, luego pruébelo y vea si le gustan los resultados.

Personalmente, me inclino por no hacerlo, solo por el tiempo necesario para verificar que haga lo que quiero que haga, y los problemas que rodean la relación entre ganancia y frecuencia de corte. Sus resultados serían más predecibles al capturar un producto de GBW suficiente para transmitir sus señales y agregar el condensador adecuado para un LPF de un polo.

Por supuesto, si la cuestión de un amplificador operacional más barato o un recuento de partes más bajas fuera primordial, eso me impulsaría a intentarlo.

    
respondido por el Scott Seidman

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