La alta velocidad con una pequeña diferencia es difícil de obtener.
Tenga en cuenta que no solo los comparadores tienden a tener mayores voltajes de compensación de entrada que los opamps, sino también un ruido efectivo mucho mayor, ya que para obtener alta velocidad son bestias de banda ancha.
Oliver Collins produjo un artículo hace un par de décadas que muestra que obtiene resultados mucho mejores, es decir, menos tiempo de fluctuación, si precede un comparador rápido con una o más etapas opacas de bajo ruido y baja ganancia, cada una con un filtro de un solo polo en la salida , para aumentar la velocidad de respuesta etapa por etapa. Para cualquier velocidad de respuesta de entrada y comparador final, hay un número óptimo de etapas, perfil de ganancia y selección de constantes de tiempo RC.
Esto significa que los opamps iniciales no se usan como comparadores, sino como amplificadores de pendiente y, en consecuencia, no necesitan la velocidad de respuesta de salida o el producto GBW que se necesitaría para el comparador final.
Aquí se muestra un ejemplo para un amplificador de pendiente de dos etapas. No se dan valores, ya que el óptimo depende de la velocidad de respuesta de entrada. Sin embargo, en comparación con el uso del comparador de salida solo, casi cualquier perfil de ganancia sería una mejora. Si utilizara, por ejemplo, una ganancia de 10, seguida de una ganancia de 100, ese sería un lugar muy razonable para comenzar a experimentar.
simular este circuito : esquema creado con CircuitLab
Obviamente, los amplificadores pasarán mucho tiempo en saturación. La clave para dimensionar los filtros RC es elegir una constante de tiempo tal que el RC elegido duplique el tiempo que le toma al amplificador pasar del punto saturado al punto medio, a la velocidad de respuesta de entrada más rápida. Las constantes de tiempo obviamente disminuyen a lo largo de la cadena del amplificador.
Los RC se muestran como filtros reales después del opamp, no una C colocada a través de la resistencia de ganancia de retroalimentación. Esto se debe a que este filtro continúa la atenuación de ruido de alta frecuencia a 6dB / octava a frecuencias arbitrariamente altas, mientras que un condensador en el circuito de retroalimentación deja de filtrarse cuando la frecuencia alcanza la ganancia unitaria.
Tenga en cuenta que el uso de filtros RC aumenta el retardo de tiempo absoluto entre la entrada que cruza el umbral y la salida que lo detecta. Si desea minimizar este retraso, entonces se deben omitir los RC. Sin embargo, el filtro de ruido que ofrecen los RC le permite obtener una mejor repetibilidad del retraso de entrada a salida, lo que se manifiesta como una menor fluctuación de fase.
Es solo el opamp de entrada que necesita un alto rendimiento en términos de ruido y voltaje de compensación, las especificaciones de todos los amplificadores posteriores se pueden relajar por su ganancia. Por el contrario, el primer amplificador no necesita una velocidad de respuesta o GBW tan alta como los amplificadores posteriores.
La razón por la que esta estructura no se proporciona comercialmente es que el rendimiento rara vez se requiere, y el número óptimo de etapas depende tanto de la velocidad de respuesta de entrada y las especificaciones requeridas, que el mercado sería pequeño y fragmentado, y no valdría la pena. ir tras. Cuando necesite este rendimiento, es mejor construirlo a partir de los bloques que puede obtener comercialmente.
Aquí está el frente del documento, en IEEE Transactions on Communications, Vol 44, No.5, mayo de 1996, a partir de la página 601, y una tabla de resumen que muestra el rendimiento que obtiene al cambiar el número de etapas de amplificación de pendiente y la ganancia distribución de las etapas. Verá en la tabla 3 que para el caso específico de querer una amplificación de pendiente 1e6, mientras que el rendimiento continúa mejorando por encima de 3 etapas, la mayor parte de la mejora ya se ha producido con solo 3 etapas.