Op-amp gain produk bandwidth

Saya punya pertanyaan ini untuk sementara waktu.

Asumsikan Anda memiliki op-amp yang sempurna dengan produk gain-bandwidth 5 MHz. Anda memasukkan sinyal 50mVp-p dan menguatkannya 10x. Ini membatasi bandwidth Anda hingga 500 kHz. Sekarang, katakan Anda menumpuk op-amp lain pada output dan mengkonfigurasinya sebagai penguat 10x. Bandwidth keseluruhan Anda adalah 500 kHz tetapi Anda telah diperkuat oleh 100x, sehingga GBWP Anda adalah 50 MHz. Di mana kesalahan dalam logika ini?

Logika Anda sehat. Lebih banyak opamps berarti lebih banyak keuntungan untuk bandwidth yang diberikan.

Op-amp yang dikompensasikan dibuat dengan satu kutub dominan sehingga produk gain / bandwidth konstan. Jika ini tidak berfungsi untuk aplikasi Anda, gunakan amp dekompensasi dan lakukan sendiri jaringan kompensasi.

Produk gain-bandwidth hanya memiliki arti w / r / t satu op-amp: ketika Anda mengalikan gain dan bandwidth, Anda mendapatkan konstanta karena cara op-amp dikompensasi secara internal.

Ketika Anda memiliki lebih dari satu tahap, gain secara keseluruhan dikali bandwidth keseluruhan tidak konstan, sehingga produk gain-bandwidth secara keseluruhan tidak memiliki arti.

Tetapi analisis Anda tentang keuntungan keseluruhan dan bandwidth keseluruhan sudah benar, atau setidaknya sebagian besar benar: itu tidak akan 500kHz, itu akan menjadi sedikit kurang. Bandwidth biasanya diukur dengan titik -3db, jadi ketika Anda membuat dua tahap, Anda mendapatkan -6dB pada 500kHz, dan oleh karena itu titik -3dB berada di suatu tempat di bawah itu, mungkin dalam kisaran 400-450kHz.

Saya akan berada di surga op amp jika itu benar. Maaf, tetapi jawaban lainnya keduanya salah. Anda tidak dapat melipatgandakan GBP dari op amp (dan tahap penguat secara umum) karena keuntungan op amp adalah satu di GBP yang ditentukan.

Bandwidth sebenarnya dari amplifier bertingkat dibatasi oleh amplifier dengan bandwidth terkecil. (Dan itu tidak harus menjadi orang dengan GBP terkecil.)

Salam

Ketika Anda memiliki op amp tunggal, Anda akan memiliki satu kutub pada frekuensi putus dan tegangan output akan menggulung pada 6dB / oktaf, tetapi ketika Anda memiliki dua op amp, Anda memiliki dua kutub pada frekuensi putus (frekuensi putus). dari satu op amp, yang kami asumsikan sama untuk kedua op amp) dan dengan demikian tegangan output akan menggulung pada 12dB / oktaf (karena fungsi transfer dikalikan), artinya sistem akan mencapai frekuensi istirahat keseluruhannya lebih cepat ( seperti yang terlihat dari titik di mana ia mulai bergulir) daripada dengan op amp tunggal.

Lebih tepatnya di f3dB_overall = f3db * sqrt (2 ^ (1/2) - 1) ~ = 0.64fd3B, di mana f3dB adalah frekuensi istirahat umum untuk setiap op amp individu.

Secara umum, untuk n op cascaded ops, f3dB_overall = f3db * sqrt (2 ^ (1 / n) - 1).

Juga, seperti yang ditunjukkan oleh markrage, untuk mengatasi masalah ini Anda dapat menggunakan op amp tanpa kompensasi dan menambahkan kapasitor kompensasi ke seluruh kaskade sendiri.

Saya akan mencoba menjawab untuk menjawab dengan cara yang sederhana. Ketika kita mengalirkan ke sistem, keuntungannya akan dikalikan dalam domain frekuensi. Asumsikan bahwa gain maksimum sistem adalah 1. Jadi frekuensi 3db-nya adalah '.707'. Sebut saja frekuensi ini F 'yang merupakan frekuensi cutoff dari sistem.

Mari kita periksa nilai gain di F 'untuk sistem kaskade. Inilah yang menjadi menarik. Untuk sistem kaskade, gain pada F 'adalah 0,707 × 0,707 = 0,499. Jadi F 'bukan frekuensi cutoff dari sistem cascade. Dengan demikian frekuensi cutoff baru bergeser dari nilai lama dan bandwidth baru akan lebih rendah dari yang sebelumnya. Saya telah mencoba menggambarkan hal ini pada gambar di atas. Semoga Anda mengerti maksud saya.

Logika Anda sangat tepat! begitu juga output. Satu-satunya hal yang harus Anda ingat adalah bahwa ketika cascade gain dikalikan tetapi bukan respons frekuensi. Jadi, dalam kasus Anda, gain-bandwidth dari kedua op-amp yang di-cascade akan menjadi gain1 * gain2 * frekuensi (yang terkecil dari keduanya)

jadi jawabannya adalah 10 * 10 * 500khz = 50MHz yang sangat benar.

Anda tidak mendapatkan bandwidth lebih banyak dengan mengalirkan amp ini. Ingat, ada batasan menjulang 5Mhz. Anda mendapatkan lebih banyak dari bandwidth 5Mhz yang ada dengan keuntungan yang diberikan.

Masih ada roll-off gain ke kesatuan pada frekuensi yang sama, tetapi roll-off itu lebih cepat, sama dengan bagaimana Anda mendapatkan roll-off lebih cepat saat Anda menambahkan lebih banyak kutub ke filter. Jadi itu seperti Anda mendapatkan perkiraan yang lebih baik dari "dinding bata".

Pada frekuensi di mana gain loop terbuka adalah satu, Anda tidak bisa mendapatkan gain lagi dengan mengalirkan amplifier. Di luar frekuensi di mana ada kurang dari gain, Anda mendapatkan lebih sedikit dengan mengalirkan amp.