Producto de ancho de banda de ganancia de amplificador operacional

He tenido esta pregunta por un tiempo.

Suponga que tiene un amplificador operacional perfecto con un producto de ancho de banda de ganancia de 5 MHz. Ingresa una señal de 50mVp-p y la amplifica en 10x. Esto limita su ancho de banda a 500 kHz. Ahora, supongamos que apila otro amplificador operacional en la salida y lo configura como un amplificador 10x. Su ancho de banda general es de 500 kHz pero se ha amplificado en 100x, por lo que su GBWP es de 50 MHz. ¿Dónde está la falla en esta lógica?

Tu lógica es sólida. Más opamps significa más ganancia para un ancho de banda dado.

Los amplificadores operacionales compensados ​​están hechos con un solo polo dominante, por lo que el producto de ganancia / ancho de banda es constante. Si esto no funciona para su aplicación, use un amplificador descompensado y realice la red de compensación usted mismo.

El producto de ancho de banda de ganancia solo tiene significado w / r / t un amplificador operacional: cuando multiplica la ganancia y el ancho de banda, obtiene una constante debido a la forma en que el amplificador operacional se compensa internamente.

Cuando tiene más de una etapa, la ganancia general multiplicada por el ancho de banda general no es constante, por lo que un producto de ancho de banda de ganancia general no tiene sentido.

Pero su análisis de la ganancia general y el ancho de banda general es correcto, o al menos mayormente correcto: no sería 500kHz, sería un poco menos. El ancho de banda generalmente se mide en términos de un punto de -3db, por lo que cuando conecta en cascada dos etapas obtiene -6dB a 500kHz y, por lo tanto, el punto de -3dB está en algún lugar debajo de eso, probablemente en el rango de 400-450kHz.

Estaría en el cielo del amplificador operacional si eso fuera cierto. Lo siento, pero las otras respuestas son incorrectas. No puede multiplicar el GBP de los amplificadores operacionales (y las etapas del amplificador en general) porque la ganancia del amplificador operacional es uno en el GBP especificado.

El ancho de banda real de los amplificadores en cascada está limitado por el amplificador con el ancho de banda más pequeño. (Y no tiene que ser el que tenga la GBP más pequeña).

Saludos

Cuando tiene un único amplificador operacional, tendrá un solo polo en la frecuencia de corte y el voltaje de salida se reducirá a 6dB / octava, pero cuando tenga dos amplificadores operacionales, tendrá dos polos en la frecuencia de corte (frecuencia de corte de un solo amplificador operacional, que supusimos que es el mismo para ambos amplificadores operacionales) y, por lo tanto, el voltaje de salida se extenderá a 12dB / octava (ya que las funciones de transferencia se multiplican), lo que significa que el sistema alcanzará su frecuencia de interrupción general antes ( como se ve desde el punto en que comienza a caer) que con un solo amplificador operacional.

Más precisamente en f3dB_overall = f3db * sqrt (2 ^ (1/2) - 1) ~ = 0.64fd3B, donde f3dB es la frecuencia de corte común para cada amplificador operacional individual.

De manera más general, para n amplificadores operacionales en cascada, f3dB_overall = f3db * sqrt (2 ^ (1 / n) - 1).

Además, como señala markrages, para solucionar este problema, puede usar amplificadores operacionales no compensados ​​y agregar el condensador de compensación en toda la cascada usted mismo.

Trataré de responder para responder de una manera simple. Cuando nos conectamos en cascada a los sistemas, su ganancia se multiplicará en el dominio de la frecuencia. Suponga que la ganancia máxima del sistema es 1. Entonces, su frecuencia 3db es '.707'. Llamemos a esta frecuencia F ', que es la frecuencia de corte del sistema.

Verifiquemos el valor de ganancia en F 'para el sistema en cascada. Esto es donde se pone interesante. Para el sistema en cascada, la ganancia en F 'será .707 × .707 = 0.499. Entonces F 'no es la frecuencia de corte del sistema en cascada. Por lo tanto, las nuevas frecuencias de corte cambiaron del valor anterior y el nuevo ancho de banda será menor que el anterior. He tratado de ilustrar esto en el dibujo anterior. Espero que entiendas mi punto.

Tu lógica es perfecta correcta! Así es la salida. Lo único que debe recordar es que cuando se conecta en cascada, la ganancia se multiplica pero no la respuesta de frecuencia. Entonces, en su caso, el ancho de banda de ganancia de ambos amplificadores operacionales en cascada sería ganancia1 * ganancia2 * frecuencia (el más pequeño de los dos)

entonces la respuesta sería 10 * 10 * 500khz = 50MHz, lo cual es perfectamente correcto.

No obtendrá más ancho de banda al conectar en cascada estos amplificadores. Recuerde, hay una inminente limitación de 5Mhz. Solo obtienes más del ancho de banda de 5Mhz existente con una ganancia determinada.

Todavía hay una reducción de ganancia a la unidad en la misma frecuencia, pero esa reducción es más rápida, de manera similar a cómo se obtiene una reducción más rápida a medida que agrega más polos a un filtro. Entonces es como si estuvieras obteniendo una mejor aproximación de un "muro de ladrillos".

En la frecuencia donde la ganancia de bucle abierto es la unidad, no puede obtener más ganancia conectando en cascada los amplificadores. Más allá de esa frecuencia donde hay menos ganancia de unidad, obtienes menos ganancia conectando en cascada los amplificadores.