Produto com largura de banda de ganho do amplificador operacional

Eu tenho essa pergunta há um tempo.

Suponha que você tenha um amplificador operacional perfeito, com um produto de ganho de largura de banda de 5 MHz. Você insere um sinal de 50mVp-p e amplifica-o em 10x. Isso limita sua largura de banda a 500 kHz. Agora, digamos que você empilhe outro amplificador operacional na saída e configure-o como um amplificador de 10x. Sua largura de banda total é de 500 kHz, mas você amplificou em 100x; portanto, seu GBWP é de 50 MHz. Onde está a falha nessa lógica?

Sua lógica é sólida. Mais opamps significa mais ganho para uma determinada largura de banda.

Os amplificadores operacionais compensados ​​são fabricados com um único pólo dominante, para que o produto de ganho / largura de banda seja constante. Se isso não funcionar para o seu aplicativo, use um amplificador descompensado e faça você mesmo a rede de compensação.

O produto de largura de banda de ganho apenas tem significado com um amplificador operacional: quando você multiplica o ganho e a largura de banda, obtém uma constante devido à maneira como o amplificador operacional é compensado internamente.

Quando você tem mais de um estágio, o ganho geral vezes a largura de banda geral não é constante; portanto, um produto de ganho de largura de banda geral não tem significado.

Mas sua análise do ganho geral e da largura de banda geral está correta, ou pelo menos na maior parte correta: não seria 500kHz, seria um pouco menos. A largura de banda é geralmente medida em termos de um ponto de -3db; portanto, quando você cascata dois estágios, obtém -6dB a 500kHz e, portanto, o ponto de -3dB fica em algum lugar abaixo disso, provavelmente na faixa de 400-450kHz.

Eu estaria no paraíso se isso fosse verdade. Desculpe, mas as outras respostas estão erradas. Você não pode multiplicar os GBPs de amplificadores operacionais (e estágios do amplificador em geral) porque o ganho do amplificador operacional é igual ao GBP especificado.

A largura de banda real dos amplificadores em cascata é limitada pelo amplificador com a menor largura de banda. (E não precisa ser o único com a menor libra esterlina.)

Saudações

Quando você tem um único amplificador operacional, você tem um único polo na frequência de interrupção e a tensão de saída é reduzida a 6dB / oitava, mas quando você tem dois amplificadores operacionais, você tem dois polos na frequência de interrupção (frequência de interrupção) de um único amplificador operacional, que assumimos ser o mesmo para ambos os amplificadores operacionais) e, assim, a tensão de saída será de 12dB / oitava (uma vez que as funções de transferência são multiplicadas), o que significa que o sistema alcançará sua frequência geral de interrupção mais cedo ( como visto no ponto em que começa a rolar) do que com um único amplificador operacional.

Mais precisamente em f3dB_overall = f3db * sqrt (2 ^ (1/2) - 1) ~ = 0,64fd3B, em que f3dB é a frequência de interrupção comum para cada amplificador operacional individual.

De maneira mais geral, para n amplificadores operacionais em cascata, f3dB_overall = f3db * sqrt (2 ^ (1 / n) - 1).

Além disso, como assinala as marcas, para contornar esse problema, você pode usar amplificadores operacionais não compensados ​​e adicionar o capacitor de compensação por toda a cascata.

Vou tentar responder para responder de uma maneira simples. Quando cascateamos para sistemas, seu ganho será multiplicado no domínio da frequência. Suponha que o ganho máximo do sistema seja 1. Portanto, sua frequência 3db é '0,707'. Vamos chamar essa frequência de F ', que é a frequência de corte do sistema.

Vamos verificar o valor do ganho em F 'para o sistema em cascata. É aqui que fica interessante. Para o sistema em cascata, o ganho em F 'será 0,707 × 0,707 = 0,499. Portanto, F 'não é a frequência de corte do sistema em cascata. Assim, as novas frequências de corte mudaram do valor antigo e a nova largura de banda será menor que a anterior. Eu tentei ilustrar isso no desenho acima. Espero que você entenda meu ponto.

Sua lógica é perfeita correta! assim é a saída. A única coisa que você deve se lembrar é que, quando em cascata, o ganho se multiplica, mas não a resposta de frequência. Portanto, no seu caso, a largura de banda de ganho de ambos os amplificadores operacionais em cascata seria a frequência de ganho1 * ganho2 * (a menor das duas)

então a resposta seria 10 * 10 * 500khz = 50MHz, o que está perfeitamente correto.

Você não está obtendo mais largura de banda conectando esses amplificadores em cascata. Lembre-se, há uma limitação iminente de 5Mhz. Você apenas obtém mais da largura de banda de 5Mhz existente com um determinado ganho.

Ainda existe um roll-off de ganho para a unidade na mesma frequência, mas esse roll-off é mais rápido, da mesma forma que você obtém um roll-off mais rápido à medida que adiciona mais pólos a um filtro. Então é como se você estivesse obtendo uma melhor aproximação de uma "parede de tijolos".

Na frequência em que o ganho de malha aberta é unificado, você não pode obter mais ganho em cascata dos amplificadores. Além da frequência em que há menos do que o ganho da unidade, você obtém menos ganho em cascata dos amplificadores.