Estabilidade do Opamp dada na configuração não inversora

Se uma folha de dados (como AD828 ) diz que um opamp é estável em Gain> 2 (ou recomenda trabalhar com G> 2, portanto, claramente não é estável, o ganho de unidade), o que podemos deduzir sobre sua estabilidade na configuração inversa em G = -1; G = -2 ou G << - 2 (como em qualquer configuração de amplificador de transimpedância)? É sempre instável nos três casos acima, se não compensado?

— Gianluca G
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Boa pergunta. O desempenho dinâmico também é especificado em G = -1, então parece que ele também é estável abaixo de -1, mas não tenho certeza.

— Linkyyy 28/03/19

@Linkyyy Tem certeza de que não quer dizer: parece que também é instável em G = -1 O ganho de loop não muda para G = 1 vs G = -1. É também o ganho que determina (in) estabilidade. G = -1 vs G = +1 difere apenas na maneira como o sinal de entrada é aplicado.

— Bimpelrekkie 28/03/19

configuração do amplificador de transimpedância Eu acho que o amplificador de transimpedância é um mau exemplo aqui, pois os que eu conheço aplicam a entrada (corrente) na entrada - então basicamente eles estão invertendo . Eu acho que devemos considerar apenas os amplificadores de tensão, pois eles podem ser inversores e não inversores.

— Bimpelrekkie 28/03/19

É um amplificador de vídeo, então por que você está considerando uma TIA?

— Andy aka

@Linkyyy a largura de banda em -1 é substancialmente menor do que a dada em G = + 2 Você está comparando maçãs com peras. É justo comparar G = -1 vs G = 1 ou G = 2 vs G = -2. O BW será diferente entre G = +/- 1 e G = + / - 2 porque o produto GBW é constante.

— Bimpelrekkie 28/03/19

Respostas:

A estabilidade é uma função do ganho de ruído, não estritamente a mesma coisa que o ganho ...

O ganho de ruído segue a fórmula para o ganho de um estágio não inversor

N G = 1 + R f / R g

$NG = 1 + Rf/Rg$

Para um estágio de ganho de unidade inversora, este será 2, tornando a peça estável nesta configuração.

— Dan Mills
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Embora eu seja designer analógico há 25 anos, não sabia sobre "ganho de ruído", mas pesquisando o que é, ele está fortemente relacionado ao ganho de loop, que é o que eu uso para avaliar a estabilidade do loop. Eu gosto do termo "ganho de ruído", embora enfatize que não há relação entre estabilidade e o sinal de entrada do circuito. Bom material de leitura: analog.com/media/en/training-seminars/tutorials/MT-033.pdf

— Bimpelrekkie

Os clássicos são de Tobey, Graeme, Huelsman; dois bons livros

— analogsystemsrf 28/03/19

O que é NG para uma TIA? Infinito (Rg = 0)?

— Gianluca G

O ganho de loop é o fator determinante da estabilidade.

Ganho do loop = Beta * Ao onde Beta = fração de feedback = R1 / (R1 + R2) e Ao = ganho do loop aberto.

1 / Beta = ganho de ruído.

Portanto, um amplificador não inversor com ganho de malha fechada de 2 (R1 = R2, Beta = 0,5 e ganho de ruído = 2) possui o mesmo Beta e, portanto, o mesmo ganho de ruído que um amplificador inversor com ganho de malha fechada de -1 (R1 = R2, Beta = 0,5 e ganho de ruído = 2).

Isso significa que um amplificador inversor com ganho de -1 é tão estável quanto um amplificador não inversor com ganho de 2.

Além de o Noise Gain ser o fator determinante da estabilidade, o Noise Gain também determina a largura de banda de um amplificador.

Largura de banda = GBW / ganho de ruído.

Portanto, um amplificador não inversor com ganho de 2 (R1 = R2) tem a mesma largura de banda que um amplificador inversor com ganho de -1 (R1 = R2). Se você obtiver ganhos de malha fechada dos dois amplificadores iguais a 2, o amplificador inversor terá uma largura de banda igual a 2/3 da largura de banda do amplificador não inversor.

O amplificador não inversor com um ganho de malha fechada de 2 tem R1 = R2 e um ganho de ruído de 2. O amplificador inversor com um ganho de malha fechada de 2 possui R2 = 2 * R1 e um ganho de ruído de 3.

— James
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Dê uma olhada na folha de dados do amplificador operacional AD744, estável para ganhos não inversores de +2 ou mais e também para ganhos inversos de -1 ou maiores. Para ser usado como um seguidor de ganho de unidade, este amplificador operacional requer uma compensação extra.

— James

-1

A estabilidade é uma função da mudança de fase do feedback total.

1) Rout + Cload: 100 ohms e 100pf são 10.000 picosegundos de tempo constante, produzindo uma mudança de fase de 45 graus a 100 MegaRadianos / segundo de 16MHz. Muitos opamps possuem Rout (resistência de saída interna) perto de 100 ohms; alguns têm Rout >>> 1Kohms.

2) margem de fase além de 90 graus: um opamp de margem de fase de 60 graus (margem de fase Unity Gain) tem 90 + 30 = deslocamento de fase de 120 graus

3) mudança de fase no nó virtual_ground: assuma 10pF nesse nó e equivalente resistivo (Rin || Rfb ou Rg || Rfb) de 1.000 ohms; isso produz 10.000 picosegundos de tempo constante, ou 45 graus a 16 MHz.

O que resgata uma rede de feedback? Normalmente, a capacitância de feedback parasita em paralelo com o resistor de feedback. Na minha humilde opinião

— analogsystemsrf
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