Op-amp ได้รับผลิตภัณฑ์แบนด์วิดธ์

11

ฉันมีคำถามนี้มาระยะหนึ่งแล้ว

สมมติว่าคุณมี op-amp ที่สมบูรณ์แบบเป็นอย่างอื่นด้วยผลิตภัณฑ์ gain-bandwidth 5 MHz คุณป้อนสัญญาณ 50mVp-p และขยายเป็น 10 เท่า สิ่งนี้ จำกัด แบนด์วิดท์ของคุณไว้ที่ 500 kHz ทีนี้สมมติว่าคุณสแต็กแอมป์อีกตัวบนเอาท์พุทและกำหนดให้เป็นแอมป์ 10 เท่า แบนด์วิดท์โดยรวมของคุณคือ 500 kHz แต่คุณขยายได้ 100x ดังนั้น GBWP ของคุณคือ 50 MHz ข้อบกพร่องในตรรกะนี้อยู่ที่ไหน

operational-amplifier

— โทมัสโอ
แหล่งที่มา

แม้ว่าแบนด์วิดท์ของตัวกรอง 500 kHz ในซีรีส์จะน้อยกว่า 500 kHz เล็กน้อย

— endolith

1

เดฟโจนส์แสดงให้เห็นว่าสมมติฐานของคุณ (ส่วนใหญ่) เป็นจริงในวิดีโอนี้: youtube.com/watch?v=ZvT9hHG17tQ

GBWP (ตามที่ฉันระบุไว้ในคำตอบ) ไม่มีการใช้งานที่มีความหมายสำหรับหลาย ๆ opamps ในกรณีแอมป์แบบเรียงซ้อนของคุณสมมติว่าคุณเปลี่ยนเป็นแอมพลิฟายเออร์ 5x โดยแต่ละ opamp มีแบนด์วิดท์ 1MHz กำไรรวมเท่ากับ 25x ดังนั้นการคำนวณ "โดยรวม GBWP" ของคุณคือ 25MHz ไม่คงที่ - GBWP มีความหมายสำหรับ op-amp เดียวเท่านั้น

— Jason S

5

ตรรกะของคุณคือเสียง opamp ที่มากขึ้นหมายถึงการเพิ่มขึ้นสำหรับแบนด์วิดท์ที่กำหนด

op-amps ที่ชดเชยจะถูกสร้างขึ้นด้วยขั้วเดี่ยวที่โดดเด่นดังนั้นผลิตภัณฑ์ gain / แบนด์วิดธ์คงที่ หากวิธีนี้ใช้ไม่ได้กับแอปพลิเคชันของคุณให้ใช้แอมป์ที่ได้รับการ decompensated และทำเครือข่ายชดเชยด้วยตัวคุณเอง

— markrages
แหล่งที่มา

6

ผลิตภัณฑ์แบนด์วิดท์ที่ได้รับมีความหมายเพียง w / r / t หนึ่งแอมป์: เมื่อคุณคูณกำไรและแบนด์วิดธ์คุณจะได้รับค่าคงที่เพราะวิธีการที่ op-amp ชดเชยภายใน

เมื่อคุณมีมากกว่าหนึ่งสเตจอัตราการขยายโดยรวมคูณแบนด์วิดท์โดยรวมไม่คงที่ดังนั้นผลิตภัณฑ์แบนด์วิธโดยรวมจึงไม่มีความหมาย

แต่การวิเคราะห์ผลรวมและแบนด์วิดท์โดยรวมของคุณนั้นถูกต้องหรืออย่างน้อยก็ถูกต้อง: มันจะไม่เป็น 500kHz, มันจะน้อยกว่านี้เล็กน้อย แบนด์วิดท์จะถูกวัดในรูปของจุด -3db ดังนั้นเมื่อคุณเรียงซ้อนสองขั้นตอนคุณจะได้รับ -6dB ที่ 500kHz และดังนั้นจุด -3dB จึงอยู่ด้านล่างนั้นอาจอยู่ในช่วง 400-450kHz

— เจสันเอส
แหล่งที่มา

1

แบนด์วิดท์ของ opamp ไม่ได้ระบุไว้ในรูปของจุด -3db GBP ของ opamp ถูกระบุว่าเป็นจุดที่กำไรของ opamp ลดลงกลับมาเป็นหนึ่ง การเรียงซ้อนสอง opamps ไม่เปลี่ยนแปลง Bandwith ของระยะรวมที่ได้รับกลับไปหนึ่งยังคงเป็น GBP ของ opamps (ถ้าคุณใช้ opamps ด้วยเงินปอนด์เดียวกัน)

— Hendrik

ฉันไม่ได้พูดถึงแบนด์วิดท์ที่ได้รับ; ฉันกำลังพูดถึงแบนด์วิดท์ที่มี gain = 10

— Jason S

1

ฉันจะอยู่ในสวรรค์ op op ถ้านั่นจะเป็นจริง ขออภัย แต่คำตอบอื่น ๆ นั้นผิดทั้งคู่ คุณไม่สามารถคูณแอมป์ของ GBP (และระยะแอมป์โดยทั่วไป) เนื่องจากการเพิ่มของแอมป์เป็นหนึ่งที่ GBP ที่ระบุ

แบนด์วิดท์ที่แท้จริงของแอมพลิฟายเออร์แบบเรียงซ้อนถูก จำกัด โดยแอมพลิฟายเออร์ที่มีแบนด์วิดท์ขนาดเล็กที่สุด (และไม่จำเป็นต้องเป็นอันที่เล็กที่สุดด้วย GBP)

ความนับถือ

— Hendrik
แหล่งที่มา

3

คุณไม่ได้อธิบายว่าข้อบกพร่องอยู่ในตรรกะของเขาอยู่ที่ไหน

— stevenvh

1

เมื่อคุณมีแอมป์สหกรณ์เดียวคุณจะมีขั้วเดี่ยวที่ความถี่เบรกและแรงดันเอาต์พุตจะแผ่ออกที่ 6dB / octave แต่เมื่อคุณมีแอมป์สองตัวคุณจะมีสองขั้วที่ความถี่เบรก (ความถี่แบ่ง ของแอมป์สหกรณ์เดียวซึ่งเราสันนิษฐานว่าเหมือนกันสำหรับแอมป์ทั้งแอมป์) และแรงดันเอาต์พุตจะหมุนที่ 12dB / octave (เนื่องจากฟังก์ชั่นการถ่ายโอนทวีคูณ) หมายความว่าระบบจะไปถึงความถี่การแตกโดยรวมได้เร็วขึ้น เท่าที่เห็นจากจุดที่มันเริ่มที่จะแผ่ออก) กว่าปัญญาแอมป์สหกรณ์เดียว

แม่นยำมากขึ้นที่ f3dB_overall = f3db * sqrt (2 ^ (1/2) - 1) ~ = 0.64fd3B โดยที่ f3dB เป็นความถี่การหยุดพักทั่วไปสำหรับแอมป์แต่ละตัว

โดยทั่วไปแล้วสำหรับแอมป์แอมป์แบบเรียงซ้อน n f3dB_overall = f3db * sqrt (2 ^ (1 / n) - 1)

นอกจากนี้ตามที่ markrages ชี้ให้เห็นเพื่อแก้ไขปัญหานี้คุณสามารถใช้แอมป์ op ที่ยังไม่ได้รับการชดเชยและเพิ่มตัวเก็บประจุชดเชยให้ทั่วทั้งน้ำตกด้วยตัวเอง

— nijoakim
แหล่งที่มา

1

ป้อนคำอธิบายรูปภาพที่นี่

ฉันจะพยายามตอบให้ตอบอย่างง่ายๆ เมื่อเราเรียงซ้อนกับระบบกำไรจะถูกคูณในโดเมนความถี่ สมมติว่าอัตราขยายสูงสุดของระบบคือ 1 ดังนั้นความถี่ 3db ของมันคือ '.707' ลองเรียกความถี่นี้ว่า F 'ซึ่งเป็นความถี่ตัดของระบบ

ลองตรวจสอบค่าการรับที่ F 'สำหรับระบบเรียงซ้อน นี่มันช่างน่าสนใจ สำหรับระบบที่เรียงซ้อนกำไรที่ F 'จะเป็น. 707 × .707 = 0.499 ดังนั้น F 'ไม่ใช่ความถี่คัตออฟของระบบเรียงซ้อน ดังนั้นความถี่คัตออฟใหม่เปลี่ยนจากค่าเก่าและแบนด์วิดท์ใหม่จะต่ำกว่าความถี่เดิม ฉันได้พยายามอธิบายสิ่งนี้ในภาพวาดด้านบน หวังว่าคุณจะได้รับคะแนนของฉัน

— 0xakhil
แหล่งที่มา

0

ตรรกะของคุณถูกต้องสมบูรณ์แบบ! ผลลัพธ์ก็คือ สิ่งเดียวที่คุณต้องจำไว้ก็คือเมื่อมีการเพิ่มจำนวนทวีคูณแล้ว แต่ไม่ตอบสนองความถี่ ดังนั้นในกรณีของคุณ gain-bandwidth ของทั้ง op-amps ที่เรียงกันจะเป็น gain1 * gain2 * ความถี่ (เล็กที่สุดของทั้งสอง)

ดังนั้นคำตอบคือ 10 * 10 * 500khz = 50MHz ซึ่งถูกต้องสมบูรณ์

— Zaxx
แหล่งที่มา

0

คุณไม่ได้รับแบนด์วิดธ์เพิ่มขึ้นโดยการลดระดับแอมป์เหล่านี้ โปรดจำไว้ว่ามีข้อ จำกัด ที่ปรากฏที่ 5Mhz คุณเพิ่งได้รับแบนด์วิดธ์ 5Mhz ที่มีอยู่มากขึ้นในอัตราที่กำหนด

ยังคงมีการแผ่ออกของความเป็นเอกภาพที่ความถี่เดียวกัน แต่การกลิ้งออกนั้นเร็วกว่าเช่นเดียวกับวิธีที่คุณจะแผ่ออกได้เร็วขึ้นเมื่อคุณเพิ่มขั้วอื่น ๆ ลงในตัวกรอง มันเหมือนกับว่าคุณได้รับ "กำแพงอิฐ" โดยประมาณที่ดีกว่า

เมื่อความถี่ที่ open loop gain มีความเป็นเอกภาพคุณจะไม่สามารถรับ gain ได้อีกต่อไปโดยการลดระดับแอมป์ นอกเหนือจากความถี่นั้นที่มีความเป็นเอกภาพน้อยกว่าคุณจะได้รับผลกำไรน้อยลงด้วยการลดระดับแอมป์

— Kaz
แหล่งที่มา