Op-amp kazanç bant genişliği ürünü

Bir süredir bu soruyu sordum.

5 MHz kazanç bant genişliği ürününe sahip mükemmel bir op-amp'iniz olduğunu varsayalım. 50mVp-p'lik bir sinyal giriyor ve 10x yükseltiyorsunuz. Bu bant genişliğinizi 500 kHz ile sınırlar. Şimdi, çıkışta başka bir op-amp istiflediğinizi ve bunu 10x amplifikatör olarak yapılandırdığınızı varsayalım. Genel bant genişliğiniz 500 kHz'dir, ancak 100x yükselttiniz, bu nedenle GBWP'niz 50 MHz'dir. Bu mantıktaki kusur nerede?

Mantıklarınız sağlam. Daha fazla opamp, belirli bir bant genişliği için daha fazla kazanç anlamına gelir.

Dengelenmiş op-amp'ler tek bir baskın kutup ile yapılır, böylece kazanç / bant genişliği ürünü sabittir. Bu, uygulamanız için işe yaramazsa, dekompanse edilmiş bir amplifikatör kullanın ve tazminat ağını kendiniz yapın.

Kazanç-bant genişliği ürününün sadece bir op-amp w / r / t anlamı vardır: kazanç ve bant genişliğini çarptığınızda, op-amp'in dahili olarak dengelenme biçimi nedeniyle sabit kalırsınız.

Birden fazla aşamaya sahip olduğunuzda, genel kazanç genişliğinin toplam bant genişliği sabit olmadığı için genel kazanç bant genişliği ürününün bir anlamı yoktur.

Ancak toplam kazanç ve toplam bant genişliği analiziniz doğrudur veya en azından çoğunlukla doğrudur: 500kHz olmaz, biraz daha az olur. Bant genişliği genellikle -3db noktası olarak ölçülür, bu nedenle iki aşamalı kademelendirdiğinizde 500kHz'de -6dB alırsınız ve bu nedenle -3dB noktası muhtemelen 400-450kHz aralığında bunun altında bir yerde bulunur.

Bu doğru olsaydı op amp cennette olurdum. Üzgünüm, ama diğer cevapların ikisi de yanlış. Op amplerin GBP'lerini (ve genel olarak amplifikatör aşamalarını) çarpamazsınız çünkü op amp'in kazancı belirtilen GBP'de birdir.

Kademeli amplifikatörlerin gerçek bant genişliği, en küçük bant genişliğine sahip amplifikatör ile sınırlıdır. (Ve en küçük GBP'ye sahip olmak zorunda değil.)

Saygılarımızla

Tek bir op amplifikatörünüz olduğunda, kesme frekansında tek bir kutba sahip olacaksınız ve çıkış voltajı 6dB / oktavda yuvarlanacak, ancak iki op amplifikatörünüz olduğunda, kesme frekansında (kesme frekansı) iki kutup var her iki op amper için aynı olduğunu varsaydığımız tek bir op amp) ve çıkış voltajı böylece 12dB / oktavda (transfer fonksiyonları çarpıldığından) dönecektir, yani sistem genel kopma frekansına daha erken ulaşacaktır ( görmeye başladığı noktadan görüldüğü gibi) tek bir op amp.

Daha kesin olarak f3dB_overall = f3db * sqrt (2 ^ (1/2) - 1) ~ = 0.64fd3B'de, burada f3dB her bir op amp için ortak kesme frekansıdır.

Daha genel olarak, n kademeli op amper için f3dB_overall = f3db * sqrt (2 ^ (1 / n) -1).

Ayrıca, işaretlerin belirttiği gibi, bu sorunu çözmek için telafi edilmemiş op amper kullanabilir ve kompanzasyon kondansatörünü tüm kaskad üzerine kendiniz ekleyebilirsiniz.

Basit bir şekilde cevaplamak için cevap vermeye çalışacağım. Sistemlere adım attığımızda kazancı frekans alanında çarpılacaktır. Sistemin maksimum kazancının 1 olduğunu varsayalım. 3db frekansı '.707'. Sistemin kesme frekansı olan bu frekansa F 'diyelim.

Basamaklı sistem için F '' de kazanç değerini kontrol edelim. Bu ilginç olur. Kademeli sistem için F '' deki kazanç .707 × .707 = 0.499 olacaktır. Dolayısıyla F ', kademeli sistemin kesme frekansı değildir. Böylece, yeni kesme frekansları eski değerden kaymıştır ve yeni bant genişliği bir öncekinden daha düşük olacaktır. Bunu yukarıdaki çizimde göstermeye çalıştım. Umarım benim fikrimi alacaksın.

Mantık mükemmel! çıktı da öyle. Hatırlamanız gereken tek şey, basamaklı olduğunda kazancın çoğaldığı, ancak frekans cevabının değil. Yani sizin durumunuzda, basamaklı her iki op-amp'ın kazanç bant genişliği kazanç1 * kazanç2 * frekansı (ikisinin en küçüğü) olacaktır.

bu yüzden cevap 10 * 10 * 500 khz = 50MHz olacaktır, ki bu kesinlikle doğrudur.

Bu amfileri kademelendirerek daha fazla bant genişliği elde edemezsiniz. Unutmayın, 5Mhz gibi görünen bir sınırlama var. Belirli bir kazançla mevcut 5MHz bant genişliğinden daha fazlasını elde edersiniz.

Hala aynı frekansta birlik kazancı kazancı var, ancak bu ayrılma, filtreye daha fazla kutup ekledikçe nasıl daha hızlı ayrılma yaptığınıza benzer şekilde daha hızlıdır. Yani "tuğla duvar" a daha iyi yaklaşıyorsunuz.

Açık döngü kazancının birlik olduğu frekansta, amplifikatörleri kademelendirerek daha fazla kazanç elde edemezsiniz. Birlik kazancından daha az olan bu frekansın ötesinde , amfileri kademelendirerek daha az kazanç elde edersiniz .