Producto de ancho de banda de ganancia de op-amp

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He tenido esta pregunta por un tiempo.

Supongamos que tiene un amplificador operacional por lo demás perfecto con un producto de ancho de banda de ganancia de 5 MHz. Ingresas una señal de 50mVp-p y la amplificas 10x. Esto limita su ancho de banda a 500 kHz. Ahora, digamos que apilas otro amplificador operacional en la salida y lo configuras como un amplificador 10x. Su ancho de banda total es de 500 kHz, pero ha amplificado en 100x, por lo que su GBWP es de 50 MHz. ¿Dónde está la falla en esta lógica?

    
pregunta Thomas O

7 respuestas

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Tu lógica es sonido. Más opamps significa más ganancia para un ancho de banda dado.

Los amplificadores operacionales compensados se hacen con un solo polo dominante, por lo que el producto de ganancia / ancho de banda es constante. Si esto no funciona para su aplicación, use un amplificador descompensado y haga la red de compensación usted mismo.

    
respondido por el markrages
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El producto de ancho de banda de ganancia solo tiene significado w / r / t un op-amp: cuando multiplicas la ganancia y el ancho de banda, obtienes una constante debido a la forma en que el op-amp se compensa internamente.

Cuando tiene más de una etapa, la ganancia general multiplicada por el ancho de banda global no es constante, por lo que un producto de ancho de banda global de ganancia no tiene ningún significado.

Pero su análisis de la ganancia general y el ancho de banda general es correcto, o al menos en su mayor parte correcto: no sería de 500 kHz, sería un poco menos. El ancho de banda generalmente se mide en términos de un punto de -3db, por lo que cuando se conectan en cascada dos etapas, se obtiene -6dB a 500 kHz, y por lo tanto, el punto de -3dB está en algún lugar por debajo de eso, probablemente en el rango de 400-450kHz.

    
respondido por el Jason S
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Estaría en el cielo del op amp si eso fuera cierto. Lo siento, pero las otras respuestas están equivocadas. No se pueden multiplicar las libras esterlinas de los amplificadores operacionales (y las etapas del amplificador en general) porque la ganancia del amplificador operacional es una en la GBP especificada.

El ancho de banda real de los amplificadores en cascada está limitado por el amplificador con el ancho de banda más pequeño. (Y no tiene que ser el que tenga la GBP más pequeña).

Saludos

    
respondido por el Hendrik
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Cuando tiene un solo amplificador operacional, tendrá un solo polo en la frecuencia de interrupción y el voltaje de salida se reducirá a 6dB / octava, pero cuando tiene dos amplificadores operacionales, tiene dos polos a la frecuencia de interrupción (la frecuencia de interrupción de un solo amplificador operacional, que asumimos es la misma para ambos amplificadores operacionales) y el voltaje de salida, por lo tanto, rodará a 12 dB / octava (ya que las funciones de transferencia se multiplican), lo que significa que el sistema alcanzará su interrupción general Frecuencia antes (como se ve desde el punto en el que comienza a rodar) que con un solo amplificador operacional.

Más precisamente en f3dB_overall = f3db * sqrt (2 ^ (1/2) - 1) ~ = 0.64fd3B, donde f3dB es la frecuencia de interrupción común para cada amplificador operacional individual.

Más generalmente, para n amplificadores operacionales en cascada, f3dB_overall = f3db * sqrt (2 ^ (1 / n) - 1).

Además, como señala Markrages, para solucionar este problema, puede utilizar amplificadores operacionales sin compensación y agregar el condensador de compensación a toda la cascada por su cuenta.

    
respondido por el nijoakim
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Intentaré responder para responder de una manera sencilla. Cuando pasamos en cascada a los sistemas, su ganancia se multiplicará en el dominio de la frecuencia. Supongamos que la ganancia máxima del sistema es 1. Por lo tanto, su frecuencia 3db es '.707'. Llamemos a esta frecuencia F ', que es la frecuencia de corte del sistema.

Veamos el valor de ganancia en F 'para el sistema en cascada. Esto es donde se pone interesante. Para el sistema en cascada, la ganancia en F 'será de .707 × .707 = 0.499. Entonces F 'no es la frecuencia de corte del sistema en cascada. Por lo tanto, las nuevas frecuencias de corte cambiaron del valor anterior y el nuevo ancho de banda será más bajo que el anterior. He tratado de ilustrar esto en el dibujo de arriba. Espero que tengas mi punto.

    
respondido por el 0xakhil
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Tu lógica es perfecta correcta! así es la salida. Lo único que tienes que recordar es que cuando la ganancia en cascada se multiplica pero no la respuesta de frecuencia. Entonces, en su caso, el ancho de banda de ganancia de los dos amplificadores operacionales en cascada sería ganancia1 * ganancia2 * frecuencia (la más pequeña de las dos)

entonces la respuesta sería 10 * 10 * 500khz = 50MHz, lo cual es perfectamente correcto.

    
respondido por el Zaxx
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No está obteniendo más ancho de banda al conectar estos amplificadores en cascada. Recuerde, hay una limitación inminente de 5Mhz. Solo obtiene más del ancho de banda de 5Mhz existente en una ganancia determinada.

Todavía hay una reducción de la ganancia a la unidad en la misma frecuencia, pero esa reducción es más rápida, de manera similar a cómo se obtiene una reducción más rápida a medida que agrega más polos a un filtro. Así que es como si estuvieras obteniendo una mejor aproximación de un "muro de ladrillo".

A la frecuencia en la que la ganancia de bucle abierto es la unidad, no puede obtener más ganancia en cascada de los amplificadores. Más allá de la frecuencia en la que hay menos ganancia de unidad, obtienes menos ganando en cascada los amplificadores.

    
respondido por el Kaz

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