¿Cuándo necesitarías un amplificador operacional de bajo ancho de banda?

Este opamp tiene un ancho de banda de ganancia unitaria de 27kHz , que es, con mucho, el más bajo que he visto. (Primero leí mal la velocidad de respuesta de 7.7V / ms como 7.7V / s, porque esas son las unidades más utilizadas). $\mu$

27kHz se ve muy mal. ¿Hay alguna razón por la que harían opamps con estas especificaciones?

operational-amplifier bandwidth

— Federico Russo
fuente

Hay todo tipo de aplicaciones que no necesitan gran ancho de banda. Por ejemplo, amplificar un voltaje fijo para proporcionar una referencia. O amplificar una señal de un sensor para una cantidad que cambia lentamente como la temperatura. 27 Khz pueden ser adecuados para audio. La pregunta no es cuándo necesitaría el ancho de banda bajo, sino cuándo puede prescindir del ancho de banda a favor de la optimización en otros parámetros. (Por supuesto, si todo lo demás es igual, ¿por qué ir deliberadamente con bajo ancho de banda Un ideal op-ap tiene ancho de banda infinito y la ganancia ilimitada, si tuviera que, ¿por qué utilizar cualquier otra cosa..)

— Kaz

@Kaz - "27 Khz pueden ser adecuados para audio". No hifi si quieres amplificarlo. Incluso con una ganancia unitaria, un ancho de banda tan pequeño probablemente dará una mala TIM (Distorsión de intermodulación transitoria), que es más audible que la distorsión armónica.

— stevenvh

Respuestas:

Que 27kHz no es nada. El LPV511 tiene un hermano pequeño, el LPV521 , que tiene un producto de ancho de banda de ganancia de 6.2kHz.

No están haciendo un ancho de banda bajo a propósito. El ancho de banda bajo no tiene una ventaja real, aunque mejora la estabilidad.
El producto de bajo ancho de banda de ganancia es una consecuencia del diseño de baja potencia. El LPV521 consume solo 350nA. Ya mencionó la velocidad de respuesta y está estrechamente relacionada con el ancho de banda. El LPV521 tiene una velocidad de respuesta de 2.4V / ms. Para cambiar el nivel de salida de un opamp rápido, debe bombear corriente a los controladores de salida. Para eso no está diseñado este opamp. Muchas aplicaciones son de muy baja frecuencia, DC a unas pocas decenas de Hz como máximo. Una aplicación típica que se muestra en la hoja de datos es un monitor de corriente para un dispositivo que funciona con batería, que probablemente estará cerca de CC.

De todos modos, tendrá que pagar un alto precio por un amplificador operacional tan malo ;-). En serio, incluso en grandes cantidades, el LPV521 cuesta más de un dólar, mientras que puede obtener amplificadores comunes por 6 o 7 centavos. Es por esos 500nW que estás pagando. Intente encontrar otros opamps que funcionen en una celda de monedas durante 5 años o más.

— stevenvh
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En la escuela aprendí que el producto Gain × Bandwith es una constante. Al leer esta respuesta, me pregunto si esta regla está limitada por la velocidad de respuesta. Mi opinión dice que la velocidad de respuesta no se ve afectada por la retroalimentación y, por lo tanto, limita el ancho de banda (ganancia unitaria).

— jippie

@jippie: GBW es constante, eso es correcto. A frecuencias altas tendrá dV / dt alto (para un seno más alto cuando cruza cero), pero también a alta ganancia dV / dt es alto. No puedes aumentarlo teniendo ambos. Si disminuye la ganancia aplicando retroalimentación, su ancho de banda aumentará, permitirá señales con un mayor tiempo de aumento. La velocidad de respuesta es de hecho constante.

— stevenvh

@stevenvh En un opamp compensado de polo dominante, la velocidad de respuesta máxima está limitada por la corriente de cola del par diferencial de la etapa de entrada, es decir, solo hay una cantidad de corriente disponible (I = Cdv / dt) para hacer girar el condensador de compensación de la etapa VAS.

— Bitrex

El AD8553 tiene un ancho de banda aún menor: 1 kHz.

— Federico Russo

Primero intentaré una breve respuesta y luego miraré la hoja de datos y el costo :-)

Es muy probable que sea de muy baja potencia y / o pueda funcionar con bajo voltaje. La baja velocidad ayuda a la reducción de potencia dinámica baja y la falta de necesidad de soportar alta potencia y velocidad permite que se enfoque una potencia más baja.

También puede valorar los aspectos de baja EMI.

OK, veamos la hoja de datos ...

¡Uf! Lo entendí bien :-)
Los primeros párrafos de la hoja de datos cuentan la historia. Muy fuerte énfasis en la baja potencia para una larga vida en aplicaciones de batería y operación de bajo voltaje para adaptarse a la energía de la batería.

Ellos dicen:

LPV511:

Micro potencia, amplificador operacional de entrada y salida de riel a riel.
El LPV511 es un amplificador operacional de micropotencia que opera desde un rango de suministro de voltaje tan amplio como 2.7V a 12V con especificaciones garantizadas a 3V , 5V y 12V.

El LPV511 exhibe una excelente relación de velocidad a potencia , con solo 880 nA de corriente de suministro con un ancho de banda de 27 kHz.

Estas especificaciones hacen que el LPV511 sea una opción ideal para sistemas alimentados por batería que requieren una larga vida útil a través de una baja corriente de suministro, como instrumentación, acondicionamiento del sensor y monitoreo de la corriente de la batería.

El LPV511 tiene un rango de entrada que incluye tanto rieles de suministro para aplicaciones de detección de batería de tierra como de lado alto.

La salida LPV511 oscila dentro de los 100 mV de cualquier riel para maximizar el rango dinámico de la señal en aplicaciones de bajo suministro.

Además, la salida es capaz de obtener 650 µA de corriente cuando se alimenta con una batería de 12V.

ADICIONAL:

Duración de la batería:

En perspectiva, 880 nA o 0.88 uA es algo menos que un aliento de mosquitos.

880 nA por un año es 880 x 8765 / 1,000,000 mA / nA ~ = 8 mAh / año.
Operado a partir de 3 alcalinas AA de aproximadamente 2500 mAh de capacidad y 1 V / punto final de celda y sin tener en cuenta la vida útil, puede ejecutar uno de estos durante aproximadamente 300 años. O, en una situación del mundo real con una vida útil de 5 años y la mitad de la capacidad tomada por la degradación de la batería y una capacidad inicial de 2500 mAh, esto es aproximadamente 8 mAh / año x 5 años / (2500 x 50%)
= ~ 3% de La capacidad de batería disponible.
es decir, puede ejecutar 30 de estos durante 5 años desde 3 células alcalinas AA de buena calidad o tener muchos otros circuitos y algunos de estos con una vida útil de 5 años. O use una celda de moneda Li de 3V nominal y algunas otras cosas y obtenga buenas vidas.

— Russell McMahon
fuente

wow bajo ancho de banda y capacidad de disco terrible. No he hecho suficientes análogos de baja potencia extrema para saber si 880nA es un consumo de energía superior para un amplificador operacional o no, pero a primera vista no parece fantástico.

— akohlsmith

880 nA es algo menos que un aliento de mosquitos. 880 nA por un año es ~ = 8 mAh / año. Operado a partir de 3 x alcalinas AA sin consideración de vida útil, puede ejecutar uno de estos durante aproximadamente 300 años. O, en una situación del mundo real con una vida útil de 5 años y una capacidad media tomada por la degradación de la batería y una capacidad inicial de 2500 mAh, esto es aproximadamente el 3% de la capacidad disponible de la batería. es decir, puede ejecutar 30 de estos durante 5 años desde 3 células alcalinas AA de buena calidad o tener muchos otros circuitos y algunos de estos con una vida útil de 5 años.

— Russell McMahon

Eso sería 750 años para el LPV521. Gran ancho de banda de 6.2kHz. Mira mi respuesta.

— stevenvh

@RussellMcMahon Sé lo que estaba haciendo mal; Estaba comparando con la corriente de entrada para amplificadores operacionales que es casi cero. ¡Sería un proyecto interesante ahora hacer algo útil con ellos!

— akohlsmith