Produkt für die Verstärkung der Bandbreite des Operationsverstärkers

Ich habe diese Frage für eine Weile gehabt.

Angenommen, Sie haben einen ansonsten perfekten Operationsverstärker mit einem Produkt mit einer Verstärkungsbandbreite von 5 MHz. Sie geben ein Signal von 50 mVp-p ein und verstärken es um das 10-fache. Dies begrenzt Ihre Bandbreite auf 500 kHz. Angenommen, Sie stapeln einen weiteren Operationsverstärker am Ausgang und konfigurieren diesen als 10-fachen Verstärker. Ihre Gesamtbandbreite beträgt 500 kHz, Sie haben sie jedoch um das 100-fache verstärkt, sodass Ihr GBWP 50 MHz beträgt. Wo liegt der Fehler in dieser Logik?

Ihre Logik ist solide. Mehr Operationsverstärker bedeuten mehr Gewinn für eine bestimmte Bandbreite.

Kompensierte Operationsverstärker werden mit einem einzigen dominanten Pol hergestellt, sodass das Produkt aus Verstärkung und Bandbreite konstant ist. Wenn dies für Ihre Anwendung nicht funktioniert, verwenden Sie einen dekompensierten Verstärker und führen Sie das Kompensationsnetzwerk selbst durch.

Das Produkt mit der Verstärkungsbandbreite hat nur die Bedeutung w / r / t eines Operationsverstärkers: Wenn Sie die Verstärkung und die Bandbreite multiplizieren, erhalten Sie eine Konstante, da der Operationsverstärker intern kompensiert wird.

Wenn Sie mehr als eine Stufe haben, ist die Gesamtverstärkung mal der Gesamtbandbreite nicht konstant, sodass ein Gesamtverstärkungsbandbreitenprodukt keine Bedeutung hat.

Aber Ihre Analyse der Gesamtverstärkung und der Gesamtbandbreite ist richtig oder zumindest größtenteils richtig: Es wäre nicht 500 kHz, es wäre etwas weniger. Die Bandbreite wird normalerweise als -3 dB-Punkt gemessen. Wenn Sie also zwei Stufen kaskadieren, erhalten Sie -6 dB bei 500 kHz, und daher liegt der -3 dB-Punkt irgendwo darunter, wahrscheinlich im Bereich von 400 bis 450 kHz.

Ich wäre im Himmel der Operationsverstärker, wenn das wahr wäre. Entschuldigung, aber die anderen Antworten sind beide falsch. Sie können die GBPs von Operationsverstärkern (und Verstärkerstufen im Allgemeinen) nicht multiplizieren, da die Verstärkung des Operationsverstärkers bei dem angegebenen GBP eins beträgt.

Die tatsächliche Bandbreite von kaskadierten Verstärkern wird durch den Verstärker mit der kleinsten Bandbreite begrenzt. (Und es muss nicht das mit dem kleinsten GBP sein.)

Grüße

Wenn Sie einen einzelnen Operationsverstärker haben, haben Sie einen einzelnen Pol mit der Unterbrechungsfrequenz und die Ausgangsspannung wird mit 6 dB / Oktave abfallen. Wenn Sie jedoch zwei Operationsverstärker haben, haben Sie zwei Pole mit der Unterbrechungsfrequenz (Unterbrechungsfrequenz) eines einzelnen Operationsverstärkers, von dem wir angenommen haben, dass er für beide Operationsverstärker gleich ist) und die Ausgangsspannung rollt somit bei 12 dB / Oktave (da die Übertragungsfunktionen multipliziert werden), was bedeutet, dass das System seine Gesamtunterbrechungsfrequenz früher erreicht ( von dem Punkt aus gesehen, an dem es anfängt abzurollen) als mit einem einzelnen Operationsverstärker.

Genauer gesagt bei f3dB_overall = f3db * sqrt (2 ^ (1/2) - 1) ~ = 0,64fd3B, wobei f3dB die gemeinsame Unterbrechungsfrequenz für jeden einzelnen Operationsverstärker ist.

Allgemeiner gilt für n kaskadierte Operationsverstärker f3dB_overall = f3db * sqrt (2 ^ (1 / n) - 1).

Um dieses Problem zu umgehen, können Sie, wie Markrages hervorhebt, unkompensierte Operationsverstärker verwenden und den Kompensationskondensator über die gesamte Kaskade selbst hinzufügen.

Ich werde versuchen, auf einfache Weise zu antworten, um zu antworten. Wenn wir zu Systemen kaskadieren, wird seine Verstärkung im Frequenzbereich multipliziert. Angenommen, die maximale Verstärkung des Systems beträgt 1. Die 3db-Frequenz beträgt also '.707'. Nennen wir diese Frequenz F ', die die Grenzfrequenz des Systems ist.

Lassen Sie uns den Wert der Verstärkung bei F 'für das kaskadierte System überprüfen. Hier wird es interessant. Für das kaskadierte System beträgt die Verstärkung bei F '0,707 × 0,707 = 0,499. F 'ist also nicht die Grenzfrequenz des kaskadierten Systems. Somit sind die neuen Grenzfrequenzen vom alten Wert verschoben und die neue Bandbreite ist niedriger als die vorherige. Ich habe versucht, dies in der obigen Zeichnung zu veranschaulichen. Hoffe du wirst meinen Standpunkt verstehen.

Ihre Logik ist vollkommen richtig! so ist die Ausgabe. Das einzige, woran Sie sich erinnern müssen, ist, dass sich die Verstärkung bei Kaskadierung vervielfacht, nicht jedoch der Frequenzgang. In Ihrem Fall wäre die Verstärkungsbandbreite der beiden kaskadierten Operationsverstärker also die Frequenz Gain1 * Gain2 * (die kleinste der beiden).

Die Antwort wäre also 10 * 10 * 500 kHz = 50 MHz, was vollkommen richtig ist.

Durch die Kaskadierung dieser Verstärker erhalten Sie keine größere Bandbreite. Denken Sie daran, es gibt eine sich abzeichnende Begrenzung von 5 MHz. Bei einem bestimmten Gewinn erhalten Sie nur mehr von der vorhandenen 5-MHz-Bandbreite.

Es gibt immer noch einen Roll-Off der Verstärkung auf Eins bei derselben Frequenz, aber dieser Roll-Off ist schneller, ähnlich wie Sie einen schnelleren Roll-Off erzielen, wenn Sie einem Filter mehr Pole hinzufügen. Es ist also so, als würden Sie eine bessere Annäherung an eine "Mauer" erhalten.

Bei der Frequenz, bei der die Verstärkung im offenen Regelkreis eins ist, können Sie durch Kaskadierung der Verstärker keine Verstärkung mehr erzielen. Jenseits dieser Frequenz, bei der die Verstärkung weniger als eins beträgt, erhalten Sie weniger Verstärkung, wenn Sie die Verstärker kaskadieren.