Noções básicas sobre circuitos op-amp com capacitores extras no caminho de feedback

Ao olhar para circuitos como este

circuit http://dt.prohosting.com/hacks/what1.gif

Costumo encontrar (veja U6-A no esquema esquemático) capacitores extras na faixa de pF batidos paralelamente aos resistores de feedback, embora o amplificador operacional tenha uma função de buffer ou ganho:

esquemático

^{simular este circuito - esquemático criado usando o CircuitLab}

Isso não o torna um filtro passa-baixo? É suposto filtrar as altas frequências ou que outro papel desempenha?

operational-amplifier capacitor

— jilski
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Reduza o toque / ultrapassagem.

— jippie

Isso o torna um filtro passa-baixo, mas, como tinha largura de banda finita de qualquer maneira, você já podia dizer que era um filtro passa-baixo mesmo sem a tampa. Este tipo de coisas tendem a ser adicionado para evitar a amplificação de sinais que são descontroladamente fora da banda - um exemplo típico está parando sinais de RF passando por caminhos de sinal de áudio.

Muito obrigado a todos. Devo começar a adicionar esses limites extras regularmente em meus projetos para filtrar ruídos / sinais de alta frequência?

— jilski

Depende - eu os uso para reduzir o ruído geral da banda larga a maior parte do tempo.

— Andy aka

Eu vou fazer a análise do circuito.

Este é um amplificador inversor com um ganho de

| {UMA}_{V} | = | \frac{R_{1} | | - \frac{j}{ω C}}{R_{2}} | = | \frac{R_{1} / R_{2}}{1 + j ω R_{1} C} | = \frac{R_{1} / R_{2}}{\sqrt{1 + (ω R_{1} C)^{2}}}

$|A_V| = \left| \frac{R_1 || -\frac{j}{\omega C}}{R_2}\right| = \left| \frac{R_1 / R_2 }{1 + j \omega R_1 C} \right| = \frac{R_1 / R_2 }{\sqrt{1 + (\omega R_1 C)^2}}$

$\omega \approx 0$ $| {UMA}_{V} | = \frac{R_{1}}{R_{2}}$ $|A_V| = \frac{R_1}{R_2}$ por isso o ganho DC deste amplificador é o mesmo que foi sem o capacitor.
$1/\omega$ termo diminui o ganho, de modo que ruídos de altas frequências e bordas afiadas são filtrados.
$ω R_{1} C = 1 ⟹ ω = \frac{1}{R_{1} C}$ $\omega R_1 C = 1 \implies \omega = \frac{1}{R_1 C}$ $C$

Finalmente (graças ao LvW), se o seu circuito estiver tocando, esse capacitor adiciona um polo extra na resposta de frequência do amplificador, o que pode aumentar a margem da fase e tornar o circuito mais estável. Isso é um pouco mais complexo e depende das propriedades do amplificador operacional, então não vou entrar em detalhes.

— Greg d'Eon
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Sem problemas. Sinta-se livre para votar e aceitar a minha resposta se você estiver feliz com isso!

— Greg d'Eon

Posso adicionar uma correção curta? O toque não é "filtrado". Essa filtragem se aplica a sinais indesejados contidos apenas no sinal de entrada. Aqui, o limite de feedback cuida para que - desde o início - o toque seja inibido ou (pelo menos) reduzido. Isso ocorre porque esse capacitor melhora as propriedades de estabilidade de todo o circuito de realimentação - desde que o valor dessa tampa seja selecionado corretamente. É um tipo de compensação de atraso.

— LVW

Uma maneira mais intuitiva de entender é que, em altas frequências, o limite atua como um curto, de modo que o ganho para essas frequências é reduzido / reduzido à unidade. Quando isso é feito para impedir a oscilação, às vezes é chamado compensação de chumbo ; veja p. 13 em ti.com/lit/ml/sloa079/sloa079.pdf

— Fizz

@crosley: O integrador ideal não tem resistor no caminho de feedback. O resistor é adicionado para fins práticos .

— Fizz

@RespawnedFluff O último parágrafo do artigo vinculado diz "O prático circuito integrador é equivalente a um filtro passa-baixas ativo de primeira ordem", vinculado à resposta acima. Agradável.

— tcrosley