Agregar filtrado a un ciclo de retroalimentación opamp

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Estoy simulando un circuito basado en el OPA3355 usando TINA-TI . Se deben tener en cuenta las advertencias obvias sobre la simulación, pero se trata de un amplificador TI en un programa TI, por lo que espero que los resultados sean en gran medida precisos.

El siguiente esquema se basa en el circuito más simple de " Desmitificando el diseño único de Opamp de suministro " ( Como se detalla en el artículo, hay mejoras que podría hacer al diseño de suministro único).

Elanálisisdetransitoriossevebienconunagananciaaltacomoseesperaba,laseñaldeentradaesde5Mhzylasalidaestábiencentradaalrededordelafuentemedia.

Con el condensador en el circuito de retroalimentación, sin embargo, obtengo algunos resultados interesantes de un gráfico de las características de transferencia de CA. Comencé eligiendo R2 para la ganancia deseada, luego establezco C1 en un valor estándar para obtener un pico de alrededor de 5Mhz.

Al construir el bucle de retroalimentación de esta manera y aplicar la ganancia máxima solo a la frecuencia de interés, ¿es esta una buena manera de crear un poco de filtrado en el circuito de amplificación? ¿O he simulado mágicamente algo que es un mal diseño para la vida real?

    
pregunta David

1 respuesta

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Los resultados que se muestran en el gráfico de Bode son razonables y probablemente precisos.

Aquí está la respuesta de Bode que obtuve con un modelo opamp rápido de nivel 1 del OPA3355.

Muestra un Q más alto que tu resultado, pero no puse ningún esfuerzo en la impedancia de salida del modelo opamp. Un modelo más realista bajaría la Q.

R1 y C1 se combinan para formar un cero a aproximadamente 120 kHz, haciendo que la ganancia comience a subir allí. La ganancia continúa aumentando a 20dB / década como se esperaba hasta que colisiona con el límite de ancho de banda de ganancia del OPA3355 (que solo tiene una ganancia de 20dB a 10MHz). El polo y el cero interactúan de una manera activa que se muestra como una inversión de ganancia Q alta. Esto generalmente se considera algo malo, que debe evitarse. La relación de campo virtual se derrumba cuando el límite de ancho de banda y cero interactúan, ya que no hay ganancia para hacer que funcione.

Editar: Por qué esto podría ser un problema.

Dos aplicaciones principales para opamps están en los bucles de control para la estabilidad y como filtros activos para el procesamiento de señales. Ambas áreas necesitan una colocación precisa de ceros y polos, y control de ganancia. Ninguna de estas características puede controlarse con los parámetros brutos de opamps, pero debe mejorarse con retroalimentación. Una vez que la ganancia de opamp en bruto supera la ganancia de la aplicación en menos de aproximadamente 20dB, los beneficios de la retroalimentación se descomponen y el amplificador puede no responder como se esperaba. Sin márgenes de realimentación adecuados, la respuesta del amplificador podría ser no lineal e inestable.

En este caso, por ejemplo, la ubicación del pico de respuesta se basa en la ganancia de bucle abierto sin procesar. La ganancia de bucle abierto puede variar fácilmente en 10dB en diferentes condiciones y unidades (opamps). La ganancia típica de bucle abierto para el OPA3355 es 92dB con un mínimo de 80dB. Entonces, uno tendría que considerar qué impacto tendría una variación de 10 + dB en la ubicación del pico (en ganancia y frecuencia). La mayoría de las aplicaciones tendrían requisitos más estrictos de lo que permitirían ese tipo de variación. Nada de esto quiere decir que agregar 20 dB o más de ganancia en la respuesta de un amplificador sea incorrecto. De hecho, es un lugar común tener ceros para aumentar la ganancia. Pero esto se hace con el margen adecuado para los márgenes de ganancia, y los efectos de dichos ceros se eliminan mediante los polos colocados en frecuencias más altas para cumplir con el margen de ganancia. Para este circuito, se podría manejar un aumento de ganancia de aproximadamente 15dB con suficiente margen de ganancia al agregar dos polos para limitar el efecto del cero. Uno de los polos ya está allí por R2 y C1 (no lo ves porque la frecuencia es demasiado alta). Se podría agregar un segundo polo con un pequeño capacitor en paralelo con R1. Estos polos tendrían que reducir la ganancia del amplificador a 0dB en aproximadamente 10MHz.

Es posible que la ganancia de baja frecuencia de -6dB sea el resultado de una impedancia de la fuente de 52 ohmios para Vin con una resistencia de derivación de 52 ohmios (R5)

    
respondido por el gsills

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