É difícil obter alta velocidade com uma pequena diferença.
Observe que não apenas os comparadores tendem a ter tensões de deslocamento de entrada mais altas que os opamps, mas também o ruído efetivo muito maior, pois, para obter alta velocidade, são bestas de banda larga.
Oliver Collins produziu um artigo algumas décadas atrás, mostrando que você obtém resultados muito melhores, com menos instabilidade de tempo, se você preceder um comparador rápido com um ou mais estágios de opamp de baixo ruído e baixo ganho, cada um com filtragem de pólo único na saída , para aumentar a taxa de variação estágio por estágio. Para qualquer taxa de entrada de entrada e comparador final, existe um número ideal de estágios, perfil de ganho e seleção de constantes de tempo RC.
Isso significa que os opamps iniciais não são usados como comparadores, mas como amplificadores de declive e, consequentemente, não precisam da taxa de rotação de saída ou do produto GBW que seria necessário para o comparador final.
Um exemplo é mostrado aqui, para um amplificador de inclinação de dois estágios. Nenhum valor é fornecido, pois o ótimo depende da taxa de rotação da entrada. No entanto, comparado ao uso do comparador de saída sozinho, quase qualquer perfil de ganho seria uma melhoria. Se você usou, por exemplo, um ganho de 10, seguido de um ganho de 100, esse seria um local bastante razoável para começar a experimentar.
simular este circuito - esquemático criado usando o CircuitLab
Obviamente, os amplificadores gastam muito tempo saturados. A chave para dimensionar os filtros RC é escolher uma constante de tempo, de modo que o tempo que o amplificador leve do ponto saturado ao meio, na taxa de rotação mais rápida da entrada, seja duplicado pelo RC escolhido. As constantes de tempo obviamente diminuem ao longo da cadeia do amplificador.
Os RCs são mostrados como filtros reais após o opamp, não um C colocado no resistor de ganho de realimentação. Isso ocorre porque esse filtro continua a atenuação do ruído de alta frequência em 6dB / oitava para frequências arbitrariamente altas, enquanto um capacitor no loop de realimentação interrompe a filtragem quando a frequência atinge o ganho da unidade.
Observe que o uso de filtros RC aumenta o tempo absoluto de atraso entre a entrada que ultrapassa o limite e a saída que o detecta. Se você deseja minimizar esse atraso, os RCs devem ser omitidos. No entanto, a filtragem de ruído oferecida pelos RCs permite obter melhor repetibilidade do atraso da entrada para a saída, o que se manifesta como menor instabilidade.
É apenas o opamp de entrada que precisa de alto desempenho em termos de ruído e tensão de compensação; as especificações de todos os amplificadores subsequentes podem ser relaxadas por seu ganho. Por outro lado, o primeiro amplificador não precisa de uma taxa de giro alta ou GBW tão alta quanto os amplificadores subsequentes.
A razão pela qual essa estrutura não é fornecida comercialmente é que o desempenho é tão raramente necessário, e o número ideal de estágios depende tanto da taxa de entrada de entrada e das especificações necessárias, que o mercado seria pequeno e fragmentado, e não valeria a pena. indo atrás. Quando você precisa desse desempenho, é melhor construí-lo a partir dos blocos que você pode obter comercialmente.
Aqui está a frente do artigo, em IEEE Transactions on Communications, Vol. 44, n. 5, maio de 1996, página 601, e uma tabela de resumo mostrando qual desempenho você obtém ao alterar o número de estágios de amplificação de declive e o ganho distribuição das etapas. Você verá na tabela 3 que, no caso específico de querer amplificação de inclinação 1e6, enquanto o desempenho continua a melhorar acima de 3 estágios, a maior parte da melhoria já ocorreu com apenas 3 estágios.
