Kapan Anda membutuhkan opamp bandwidth rendah?

9

Opamp ini memiliki bandwidth gain 27kHz , yang sejauh ini merupakan yang terendah yang pernah saya lihat. (Saya pertama kali salah membaca laju perubahan tegangan 7.7V / ms sebagai 7.7V / s, karena itulah unit yang paling sering digunakan.) μ

27kHz terlihat sangat buruk. Apakah ada alasan mengapa mereka membuat opamps dengan spesifikasi ini?

operational-amplifier bandwidth Federico Russo
sumber
2
Ada semua jenis aplikasi yang tidak membutuhkan bandwidth tinggi. Misalnya, memperkuat tegangan tetap untuk memberikan referensi. Atau memperkuat sinyal dari sensor untuk kuantitas yang berubah secara perlahan seperti suhu. 27 Khz mungkin memadai untuk audio. Pertanyaannya bukan kapan Anda membutuhkan bandwidth rendah, tetapi kapan Anda bisa membuang bandwidth demi optimalisasi pada parameter lain. (Tentu saja jika semuanya sama, mengapa dengan sengaja pergi dengan bandwidth rendah. Op-ap yang ideal memiliki bandwidth yang tak terbatas dan perolehan tak terbatas; jika Anda memilikinya, mengapa menggunakan yang lain.)
Kaz
@Kaz - "27 Khz mungkin memadai untuk audio". Tidak hifi jika Anda ingin memperbesarnya. Bahkan pada unity gain, bandwidth sekecil itu kemungkinan besar akan memberikan TIM yang buruk (Transient Intermodulation Distortion), yang lebih terdengar daripada distorsi harmonik.
stevenvh

Jawaban:

12

27kHz itu bukan apa-apa. LPV511 memiliki saudara laki-laki, LPV521 , yang memiliki produk gain-bandwidth 6.2kHz.

Mereka tidak sengaja membuat bandwidth rendah. Tidak ada keuntungan nyata untuk bandwidth rendah, meskipun meningkatkan stabilitas.
Produk gain-bandwidth rendah adalah konsekuensi dari desain daya rendah. LPV521 hanya mengkonsumsi 350nA. Anda telah menyebutkan laju perubahan tegangan, dan ini terkait erat dengan bandwidth. LPV521 memiliki laju perubahan tegangan 2.4V / ms. Untuk mengubah level output dari opamp cepat, Anda harus memompa arus ke driver output. Bukan itu yang dirancang untuk opamp ini. Banyak aplikasi yang frekuensinya sangat rendah, DC hingga beberapa puluh Hz paling banyak. Aplikasi khas yang ditunjukkan dalam lembar data adalah monitor saat ini untuk perangkat yang dioperasikan dengan baterai, yang mungkin akan berada di dekat DC.

Bagaimanapun, Anda harus membayar mahal untuk opamp yang buruk ;-). Serius, bahkan dalam jumlah besar LPV521 harganya lebih dari satu dolar, sementara Anda bisa mendapatkan opamps umum selama 6 atau 7 sen. 500nW yang Anda bayar. Cobalah untuk menemukan opamps lain yang akan beroperasi pada sel koin selama 5 tahun atau lebih.

stevenvh
sumber
Di sekolah saya belajar bahwa produk Gain × Bandwith adalah konstan. Membaca jawaban ini, saya ingin tahu apakah aturan ini dibatasi oleh laju perubahan tegangan. Perasaan saya mengatakan laju perubahan tegangan tidak dipengaruhi oleh umpan balik dan karenanya membatasi (unity gain) bandwidth.
jippie
1
@ jippie - GBW konstan, itu benar. Pada frekuensi tinggi Anda akan memiliki dV / dt tinggi (untuk sinus tertinggi ketika melintasi nol), tetapi juga pada gain tinggi dV / dt tinggi. Anda tidak dapat meningkatkannya dengan memiliki keduanya. Jika Anda mengurangi keuntungan dengan menerapkan umpan balik, bandwidth Anda akan naik, Anda akan mengizinkan sinyal dengan waktu kenaikan yang lebih tinggi. Tingkat perubahan tegangan memang konstan.
stevenvh
@stevenvh Dalam opamp kompensasi dominan-tiang, laju perubahan tegangan maksimum dibatasi oleh arus pasangan diferensial diferensial tahap input, yaitu hanya ada begitu banyak arus yang tersedia (I = Cdv / dt) untuk mengayunkan kapasitor kompensasi tahap VAS.
Bitrex
The AD8553 memiliki bandwidth yang lebih kecil: 1 kHz.
Federico Russo
7

Saya akan mencoba jawaban singkat terlebih dahulu dan MAKA melihat lembar data dan biaya :-)

Kemungkinan besar daya yang sangat rendah dan / atau dapat dijalankan dari tegangan rendah. Kecepatan rendah membantu pengurangan daya dinamis rendah dan kurangnya kebutuhan untuk mendukung daya tinggi dan kecepatan memungkinkan daya yang lebih rendah untuk ditargetkan.

Anda juga dapat menghargai aspek EMI yang rendah.

OK - mari kita lihat lembar data ...

Fiuh! Benar :-)
Beberapa paragraf pertama dari lembar data menceritakan kisah itu. Penekanan yang sangat kuat pada daya rendah untuk masa pakai yang lama dalam aplikasi baterai dan operasi tegangan rendah yang sesuai dengan daya baterai.

Mereka bilang:

LPV511:

  • Micropower, Input Rail-to-Rail dan Penguat Operasional Keluaran.
    The LPV511 adalah micropower penguat operasional yang beroperasi dari berbagai suplai tegangan selebar 2.7V ke 12V dengan spesifikasi dijamin di 3V , 5V dan 12V.

    LPV511 menunjukkan kecepatan yang sangat baik untuk rasio daya , hanya menggambar arus pasokan 880 nA dengan bandwidth 27 kHz.

    Spesifikasi ini menjadikan LPV511 pilihan ideal untuk sistem bertenaga baterai yang membutuhkan umur panjang melalui arus pasokan rendah, seperti instrumentasi, pengkondisian sensor, dan pemantauan arus baterai.

    LPV511 memiliki jangkauan input yang mencakup rel suplai untuk aplikasi pengindraan baterai sisi dan tinggi.

    Keluaran LPV511 berayun dalam 100 mV dari kedua rel untuk memaksimalkan jangkauan dinamis sinyal dalam aplikasi pasokan rendah.

    Selain itu, output ini mampu sumber arus 650 μA saat ditenagai oleh baterai 12V.

TAMBAH:

Daya tahan baterai:

Untuk perspektif - 880 nA atau 0,88 uA agak kurang dari nafas agas.

880 nA untuk satu tahun adalah 880 x 8765 / 1.000.000 mA / nA ~ = 8 mAh / tahun.
Dioperasikan dari 3 AA Alkaline dengan kapasitas sekitar 2500 mAh dan titik akhir 1V / sel dan tanpa pertimbangan masa simpan, Anda dapat menjalankan salah satunya selama sekitar 300 tahun. Atau, dalam situasi dunia nyata dengan masa simpan 5 tahun dan setengah kapasitas diambil oleh degradasi baterai dan kapasitas awal 2500 mAh, ini adalah sekitar 8 mAh / tahun x 5 tahun / (2500 x 50%)
= ~ 3% dari kapasitas baterai yang tersedia.
yaitu Anda dapat menjalankan 30 dari ini selama 5 tahun dari 3 sel Alkaline AA berkualitas baik atau memiliki banyak sirkuit lain dan beberapa di antaranya dengan kehidupan 5 tahun. Atau gunakan sel koin Li nominal 3V dan beberapa hal lainnya dan dapatkan masa hidup yang baik.

Russell McMahon
sumber
bandwidth rendah dan kemampuan drive yang buruk. Saya belum melakukan analog daya rendah yang cukup ekstrim untuk mengetahui apakah 880nA adalah konsumsi daya yang unggul untuk op-amp atau tidak, tetapi tidak terdengar fantastis pada pandangan pertama.
akohlsmith
880 nA agak kurang dari nafas agas. 880 nA untuk satu tahun adalah ~ = 8 mAh / tahun. Dioperasikan dari 3 x AA Alkaline tanpa pertimbangan masa simpan, Anda bisa menjalankannya selama 300 tahun. Atau, dalam situasi dunia nyata dengan masa simpan 5 tahun dan setengah kapasitas diambil oleh degradasi baterai dan kapasitas awal 2500 mAh, ini adalah sekitar 3% dari kapasitas baterai yang tersedia. yaitu Anda dapat menjalankan 30 dari ini selama 5 tahun dari 3 sel Alkaline AA berkualitas baik atau memiliki banyak sirkuit lain dan beberapa di antaranya dengan kehidupan 5 tahun.
Russell McMahon
Itu akan menjadi 750 tahun untuk LPV521. Bandwidth 6.2kHz bagus. Lihat jawaban saya.
stevenvh
@RussellMcMahon Saya tahu apa yang saya lakukan salah; Saya membandingkan arus input untuk op-amp yang hampir nol. Ini akan menjadi proyek yang menarik sekarang untuk melakukan sesuatu yang berguna dengan mereka!
akohlsmith