การสลับวงจร opamp กับแบนด์วิดท์ที่ปรับได้นี้ทำงานอย่างไร

ไม่ว่าผู้เขียนตำราเรียนของฉันจะเป็นวายร้ายหรือฉันไม่มีสิ่งที่จำเป็นต้องเข้าใจแม้แต่วงจรแอมป์แบบธรรมดา ฉันเข้าใจว่าแอมพลิฟายเออร์ inverting ขั้นพื้นฐานทำงานอย่างไรและฉันเข้าใจได้อย่างไรว่าการขยายสัญญาณตกเนื่องจากวงจร RC ภายใน (มิลเลอร์ C)

สิ่งที่ฉันไม่เข้าใจในวงจรด้านล่างคือค่าของตัวต้านทานเปลี่ยนแบนด์วิดท์อย่างไร เนื่องจากผลิตภัณฑ์ที่ได้รับแบนด์วิดธ์โดยทั่วไปจะคงที่วงจรนี้จะต้องฉลาดมากในการจัดการแบนด์วิดธ์โดยไม่ต้องสัมผัสกำไร ฉันกำลังแนบสแน็ปช็อตเต็มรูปแบบของคำอธิบายตำราเรียนของฉัน มันบอกว่าแบนด์วิดธ์ที่แตกต่างกันกับและให้สมการ แต่ไม่ได้อธิบายว่าอย่างไรหรือทำไม โปรดช่วยฉันเข้าใจวิธีการทำงาน $R$ $R$

operational-amplifier

— ตัวแทน
แหล่งที่มา

หากไม่มีตัวเก็บประจุมันก็ไม่มีเหตุผลและวงจรก็ไม่ได้รับการออกแบบตามปกติ มันอาจทำตามที่คุณพูด แต่มันเป็นข้อ จำกัด ที่ผิดปกติในสิ่งที่ op-amp สามารถทำได้ ฉันสงสัยว่ามันเกี่ยวข้องกับ R ที่เป็น LPF ที่ปรับได้ตาม R โดยไม่มีตัวเก็บประจุ

— Sparky256

Sparky256 - ฉันไม่เห็นด้วย การปรับเปลี่ยนวงจรที่แสดงเป็นหนึ่งในวิธีการชดเชยอินพุต ตัวต้านทาน R ไม่มีผลต่ออัตราขยายของวงปิด แต่ลดระดับ LOOP GAIN (และดังนั้นแบนด์วิดท์ของกำไรจากวงปิด) เป็นผลให้ความมั่นคงมีการปรับปรุงและคุณสามารถใช้ opamps ที่ไม่ได้รับความสามัคคีได้รับการชดเชยสำหรับค่ากำไรที่ต่ำเป็นเอกภาพ

— LvW

rsadhvika เพียงเพื่อความถูกต้อง: ความคิดเห็นแรกของคุณต่อคำตอบ ishank`s ผิด! ในคำตอบของเขาเช่นเดียวกับความคิดเห็นของคุณคุณลืมถึงอิทธิพลของสัญญาณความคิดเห็น (ซึ่งจะลดลงเนื่องจาก R)

— LvW

อ่านแนวคิดของ 'การเพิ่มเสียงรบกวน' (ซึ่งเป็นผลที่ได้รับอย่างมีประสิทธิภาพหากคุณขับหมุดที่ไม่มีการแปลงกลับ) เนื่องจากเป็นกำไรที่เป็นหนึ่งใน GBP และควรเห็นได้ชัดว่า วงจรแตกต่างจาก ~ 21 (1 + 100k / ~ 5k) ถึง ~ 1000 (1 + 100k / ~ 100)

— Dan Mills

คำตอบ:

R_{t h} = R_{1} | | R

$R_{th} = R_1 ||R$

V_{t h} = \frac{V_{i n} (R_{1} | | R)}{R_{1}}

$V_{th} = \frac{V_{in}(R_1||R)}{R_1}$

A_{v} = \frac{V_{o}}{V_{i}} = - \frac{R_{f}}{R_{1}}

$A_v = \frac{V_o}{V_i} = -\frac{R_f}{R_1}$

\frac{V_{o}}{V_{t h}} = - \frac{R_{f}}{R_{1} | | R}

$\frac{V_o}{V_{th}} = -\frac{R_f}{R_1 ||R}$

— ijuneja
แหล่งที่มา

R

$R$

V_{t h}

$V_{th}$

V_{t h} < V_{i n}

$V_{th} \lt V_{in}$

\frac{V_{o}}{V_{t h}}

$\dfrac{V_o}{V_{\color{red}{th}}}$

\frac{V_{o}}{V_{i n}}

$\dfrac{V_o}{V_{\color{red}{in}}}$

Ishank Juneja-bandwidth กำลังเพิ่มขึ้น? การพิมพ์ผิดพลาด? ในทางตรงกันข้ามการเพิ่มตัวต้านทานจะลดการได้รับลูปและแน่นอนมันยังแบนด์วิดท์วงปิด

— LvW

@rsadhvika อย่างแน่นอนเนื่องจาก Vth เป็นเครื่องขยายเสียง std inverting ที่เห็นและไม่ใช่ Vi

— ijuneja

@LvW สำหรับการกำหนดค่าแอมพลิฟายเออร์ inverting ที่ได้รับ, การวนลูปเป็นสัดส่วนกับ 1 / gain ดังนั้นผลลัพธ์

— ijuneja

Ishank Juneja - ขอโทษนี่ไม่เป็นความจริง มันเป็นข้อได้เปรียบของการปรับเปลี่ยนวงจรเพื่อยกเลิกการเชื่อมต่อโดยตรงระหว่างการได้รับห่วงและกำไรจากการปิดวง ตามที่ฉันได้กล่าวไปแล้ว - คุณสามารถมีการเพิ่มของวงวนเล็ก ๆ (เนื่องจากเหตุผลด้านความมั่นคง) และในเวลาเดียวกันก็จะมีการเพิ่มของวงปิดที่เล็กมาก (การเพิ่มความเป็นเอกภาพ) โปรดบอกฉันว่าฉันผิดในขณะที่พูดว่า: การเพิ่มตัวต้านทาน R ช่วยลดแบนด์วิดท์ของการได้รับผลกำไรแบบปิด. (เนื่องจากการลดลงของการวนซ้ำ)

— LvW

คำตอบที่ใช้งานง่าย

เนื่องจาก R จะลดทั้งอินพุตและข้อเสนอแนะถึง 0V ทรานซิสเตอร์ภายในจะต้องใช้เกนภายในเพิ่มเติมเพื่อจ่ายแรงดันสัญญาณออกดังนั้นอินพุตในปัจจุบันไปยัง Vin (-) จะยกเลิกและยังคงเป็นเสมือนพื้นดิน ie Vin / Rin = Vout / Rf

ดังนั้นการลดทอน Vin to Vin (-) กับ Rin to R ถึง gnd จึงไม่ส่งผลกระทบต่อการได้รับกระแสตรง DC แต่ทรานซิสเตอร์ op amp ต้องใช้เกนภายในเพิ่มเติมเพื่อให้ตรงกับเอาต์พุต แต่ค่าใช้จ่ายของ BW เนื่องจาก GBW คงที่

ลูป“ DC” ภายนอกเพิ่มขึ้นเพื่อลดทอนผลิตภัณฑ์ GBW ใหม่ ... คือสิ่งที่ฉันต้องการ TY @LvW

— Tony Stewart Sunnyskyguy EE75
แหล่งที่มา

A_{v} = - \frac{R_{ฉ}}{R_{1}}

$A_v = -\dfrac{R_f}{R_1}$

V_{-} \approx 0 V

$V_- \approx 0V$

V_{i n}

$V_{in}$

V_{-}

$V_-$

V_{t h}

$V_{th}$

V_{i n} (- R_{f} / R_{1})

$V_{in}(-R_f/R_1)$

โทนี่ - คุณพูดว่า "การได้รับลูปนอก" ไม่ได้รับผลกระทบหรือไม่? ในทางกลับกันฉันคิดว่ามันเป็นจุดประสงค์หลักของการปรับเปลี่ยนนี้ (เพิ่มเติม R) เพื่อลดอัตราการหมุนวนดังนั้นจึงปรับปรุงคุณสมบัติความเสถียรของระบบวงปิด ปัจจัยการป้อนกลับ - และด้วยการเพิ่มการวนซ้ำ - จะลดลงเป็น (R1 || R) / [(R1 || R) + Rf]

— LvW

การปรับเปลี่ยนวงจรที่แสดงพร้อมตัวต้านทาน R ระหว่างขั้วอินพุตของ opamp เป็นวิธีที่นิยมใช้กันมากในการปรับปรุงระยะขอบเสถียรภาพของอัตราขยาย lopp แบบปิด (การชดเชยอินพุต)

สำหรับ opamp ในอุดมคติ (ตัวขยายวงกว้างที่ใหญ่มาก) ตัวต้านทาน R ไม่มีผลต่ออัตราขยายวงปิด แต่จะลดค่า LOOP GAIN (และดังนั้นแบนด์วิดท์ของอัตราขยายวงปิด)

เป็นผลให้ความมั่นคงมีการปรับปรุงและเราได้รับอนุญาตให้ใช้แม้กระทั่ง opamps ที่ไม่ได้รับการชดเชยความเป็นเอกภาพสำหรับแอพพลิเคชั่นที่ต้องการค่าการเพิ่มของวงปิดที่ต่ำเป็นเอกภาพ

คำอธิบายที่ใช้งานง่าย (สำหรับเกนวงปิดที่ไม่ได้รับผลกระทบ): สมมติว่าเกน open-oop ที่ได้รับ Aol เป็นอนันต์, กลูปปิดที่เพิ่มขึ้นคือAcl = -Hf / Hrด้วย

Forward factor Hf = Vn / Vinสำหรับ Vout = 0 (Vn: แรงดันไฟฟ้าที่ขั้ว "opamp")

ข้อเสนอแนะปัจจัย (คืน) Hr = Vn / Voutสำหรับ Vin = 0

มันง่ายที่จะแสดงให้เห็นว่าตัวต้านทาน R เพิ่มเติมลดปัจจัยทั้งสองในลักษณะเดียวกันดังนั้นค่าของ "R" จะยกเลิกในอัตราส่วน Hf / Hr

คำนวณ:

ตัวส่งต่อ: Hf = (Rf || R) / [(Rf || R) + R1]

ข้อเสนอแนะปัจจัย: Hr = (R1 || R) / [(R1 || R) + Rf]

หลังจากการประเมิน (และการดัดแปลงทางคณิตศาสตร์) ของอัตราส่วนAcl = -Hf / Hrเรามาถึงที่Acl = -Rf / R1 (R ยกเลิก)

อย่างไรก็ตามอัตรากำไรของลูป (ซึ่งจำเป็นสำหรับคุณสมบัติความเสถียร) สามารถทำได้ต่ำตามความจำเป็นโดยการเปลี่ยน R:

กำไรจากวนรอบ LG = -Hr * Aol (Aol: อัตราขยายแบบเปิดของ opamp)

— LVW
แหล่งที่มา

เป็นเรื่องที่ควรกล่าวถึงว่าการชดเชยประเภทนี้จะเพิ่มเสียงรบกวน

— Mike

ไมค์ - ใช่นั่นถูกต้องแล้ว ผลกระทบนี้แสดงให้เห็นอีกครั้งว่า - โดยทั่วไป - เป็นไปไม่ได้ที่จะปรับปรุงพารามิเตอร์ประสิทธิภาพหนึ่งพารามิเตอร์โดยไม่ส่งผลกระทบต่อพารามิเตอร์ประสิทธิภาพอื่น ดังนั้นการออกแบบที่ดีแต่ละครั้งจึงเป็นการแลกเปลี่ยนระหว่างผลที่ขัดแย้งกัน

— LvW

วิธีการเกี่ยวกับการได้รับความถูกต้อง?

— analogsystemsrf

ฉันคิดว่าความแม่นยำในการได้รับ - เช่นเคย - ถูกกำหนดโดยความคลาดเคลื่อนของชิ้นส่วนเรื่อย ๆ - ตราบใดที่การขยายวง จำกัด แบบเปิดของ opamp สามารถถูกกำหนดให้มีค่าไม่สิ้นสุดโดยประมาณ

— LvW

@ LVW ฉันรู้สึกว่าฉันได้รับแล้ว คุณกำลังใช้การซ้อนทับเพื่อกำหนดปัจจัยส่งต่อและข้อเสนอแนะและนิพจน์สำหรับการได้รับวงปิดและกำไรจากการวนซ้ำนั้นดูเรียบร้อยมาก! ขอบคุณ :)

— ตัวแทน