Op-amp लाभ बैंडविड्थ उत्पाद

Question

मैंने कुछ समय के लिए यह प्रश्न किया है।

मान लें कि आपके पास 5 मेगाहर्ट्ज के लाभ-बैंडविड्थ उत्पाद के साथ एक अन्यथा पूर्ण ऑप-एम्प है। आप 50mVp-p के सिग्नल को इनपुट करते हैं और इसे 10x तक बढ़ाते हैं। यह आपके बैंडविड्थ को 500 kHz तक सीमित करता है। अब, आप आउटपुट पर एक और ऑप-एम्प को स्टैक करते हैं और इसे 10x एम्पलीफायर के रूप में कॉन्फ़िगर करते हैं। आपकी समग्र बैंडविड्थ 500 kHz है, लेकिन आपने 100x तक प्रवर्धित किया है, इसलिए आपका GBWP 50 MHz है। इस तर्क में दोष कहाँ है?

Comments

श्रृंखला में दो 500 kHz फ़िल्टर की बैंडविड्थ 500 kHz से थोड़ी कम होगी, हालाँकि।

— एंडोलिथ

डेव जोन्स यह दर्शाता है कि अपनी मान्यताओं (अधिकतर) इस वीडियो में सत्य हैं: youtube.com/watch?v=ZvT9hHG17tQ ।

GBWP (जैसा कि मैंने अपने उत्तर में बताया है) में कई ओप्संस के लिए एक सार्थक उपयोग नहीं है। अपने कैस्केड ऑप-एम्प मामले में, मान लें कि आप उन्हें 5x एम्पलीफायर में बदल देते हैं, प्रत्येक ओपैम्प में 1MHz बैंडविड्थ होता है; कुल लाभ 25x है, इसलिए आपकी "समग्र GBWP" गणना 25MHz है। निरंतर नहीं - GBWP का अर्थ केवल एक ही op-amp के लिए है।

— जेसन एस

Answer 1

आपका तर्क ध्वनि है। अधिक opamps का अर्थ है किसी दिए गए बैंडविड्थ के लिए अधिक लाभ।

सघन ऑप-एम्प एक एकल प्रमुख ध्रुव के साथ बनाए गए हैं ताकि लाभ / बैंडविड्थ उत्पाद स्थिर रहे। यदि यह आपके एप्लिकेशन के लिए काम नहीं कर रहा है, तो एक विघटित amp का उपयोग करें और क्षतिपूर्ति नेटवर्क को स्वयं करें।

Answer 2

Gain-बैंडविड्थ उत्पाद का केवल अर्थ w / r / t एक सेशन है: जब आप लाभ और बैंडविड्थ को बढ़ाते हैं, तो आपको निरंतरता मिलती है जिस तरह से op-amp को आंतरिक रूप से मुआवजा दिया जाता है।

जब आपके पास एक से अधिक चरण होते हैं, तो समग्र लाभ बार समग्र बैंडविड्थ स्थिर नहीं होता है, इसलिए समग्र लाभ-बैंडविड्थ उत्पाद का कोई मतलब नहीं है।

लेकिन समग्र लाभ और समग्र बैंडविड्थ का आपका विश्लेषण सही है, या कम से कम ज्यादातर सही है: यह 500kHz नहीं होगा, यह थोड़ा कम होगा। बैंडविड्थ को आमतौर पर -3 डीबी बिंदु के रूप में मापा जाता है, इसलिए जब आप दो चरणों को कैसकेड करते हैं तो आपको 500kHz पर -6dB मिलता है, और इसलिए -3dB बिंदु कहीं नीचे है, शायद 400-450kHz रेंज में।

Comments

एक opamp की बैंडविड्थ -3db बिंदु के संदर्भ में निर्दिष्ट नहीं है। एक opamp का GBP उस बिंदु के रूप में निर्दिष्ट किया जाता है, जहां opamp का लाभ वापस एक तक गिर गया है। कैस्केडिंग दो ओपांसेस नहीं बदलते हैं। कुल चरण का बैंडवाइट जहां एक पर वापस गिर गया है, वह अभी भी ओप्सन्स का जीबीपी है। (यदि आप एक ही जीबीपी के साथ ऑप्स का उपयोग करते हैं।)

— हेंड्रिक

मैं लाभ-बैंडविड्थ के बारे में बात नहीं कर रहा हूं; मैं लाभ के साथ बैंडविड्थ के बारे में बात कर रहा हूँ = 10.

— जेसन एस

Answer 3

अगर यह सच होगा तो मैं ऑप amp स्वर्ग में रहूंगा। क्षमा करें, लेकिन अन्य उत्तर दोनों गलत हैं। आप GBP के op amps (और सामान्य रूप से एम्पलीफायर चरणों) को गुणा नहीं कर सकते, क्योंकि op amp का लाभ निर्दिष्ट GBP में एक है।

कैस्केड एम्पलीफायरों की वास्तविक बैंडविड्थ एम्पलीफायर द्वारा सबसे छोटी बैंडविड्थ के साथ सीमित है। (और यह छोटी जीबीपी के साथ एक होना जरूरी नहीं है।)

सादर

Comments

आप यह नहीं बताते कि दोष उनके तर्क में कहां है।

— स्टीवनव

Answer 4

जब आपके पास एक सेशन amp होगा, तो आपके पास ब्रेक फ्रीक्वेंसी पर एक ही पोल होगा और आउटपुट वोल्टेज 6dB / ऑक्टेव पर लुढ़केगा, लेकिन जब आपके पास दो ऑप एम्प्स होंगे, तो आपके पास ब्रेक फ्रीक्वेंसी (ब्रेक फ्रीक्वेंसी) पर दो पोल होंगे एक एकल सेशन amp, जिसे हमने माना कि दोनों op amps के लिए समान है) और आउटपुट वोल्टेज इस प्रकार 12dB / ऑक्टेव (चूंकि ट्रांसफर फ़ंक्शंस गुणा किया जाता है) पर रोल होगा, जिसका अर्थ है कि सिस्टम जल्द ही अपनी समग्र ब्रेक आवृत्ति तक पहुंच जाएगा। जैसा कि उस बिंदु से देखा जाता है, जो एक एकल सेशन amp की तुलना में लुढ़कने लगता है)।

अधिक सटीक रूप से f3dB_overall = f3db * sqrt (2 ^ (1/2) - 1) ~ = 0.64fd3B, जहां f3dB प्रत्येक व्यक्ति सेशन के लिए सामान्य विराम आवृत्ति है।

अधिक आम तौर पर, एन कैस्केड ऑप एम्प्स के लिए, f3dB_overall = f3db * sqrt (2 ^ (1 / n) - 1)।

इसके अलावा, जैसा कि निशान बताते हैं, इस समस्या को हल करने के लिए आप बिना सेंसर वाले ऑप्स का उपयोग कर सकते हैं और पूरे कैस्केड पर मुआवजा संधारित्र को खुद से जोड़ सकते हैं।

Answer 5

मैं सरल तरीके से जवाब देने की कोशिश करूंगा। जब हम सिस्टम को कैस्केड करते हैं तो इसका लाभ फ़्रीक्वेंसी डोमेन में कई गुना बढ़ जाएगा। मान लें कि सिस्टम का अधिकतम लाभ 1. है तो इसकी 3 डी आवृत्ति '.707' है। आइए इस फ्रीक्वेंसी को F 'कहें जो सिस्टम की कटऑफ फ्रीक्वेंसी है।

चलो कैस्केड सिस्टम के लिए F 'पर लाभ का मूल्य जांचें। यह है कि यह दिलचस्प हो जाता है। कैस्केड प्रणाली के लिए F 'पर लाभ .707 × .707 = 0.499 होगा। तो एफ 'कैस्केड सिस्टम की कटऑफ आवृत्ति नहीं है। इस प्रकार नई कटऑफ आवृत्तियों को पुराने मूल्य से स्थानांतरित कर दिया गया है और नया बैंडविड्थ पिछले एक की तुलना में कम होगा। मैंने ऊपर की ड्राइंग में इसका उदाहरण देने की कोशिश की है। आशा है आप मेरी बात मानेंगे।

Answer 6

आपका तर्क एकदम सही है! इतना आउटपुट है। केवल एक चीज जो आपको याद रखने के लिए है वह यह है कि जब लाभ बढ़ जाता है, लेकिन आवृत्ति प्रतिक्रिया नहीं होती है। तो आपके मामले में दोनों ऑप-एम्प कैस्केड का गेन-बैंडविड्थ लाभ 1 * गेन 2 * फ़्रीक्वेंसी (दो में से सबसे छोटा) होगा।

तो उत्तर 10 * 10 * 500khz = 50MHz होगा जो पूरी तरह से सही है।

Answer 7

आप इन एम्पों को कैस्केडिंग करके अधिक बैंडविड्थ प्राप्त नहीं कर रहे हैं। याद रखें, 5Mhz की एक सीमित सीमा है। आपको दिए गए लाभ पर मौजूदा 5Mhz बैंडविड्थ की अधिकता है।

अभी भी एक ही आवृत्ति पर एकता प्राप्त करने के लिए रोल-ऑफ है, लेकिन यह रोल-ऑफ़ तेज़ है, इसी तरह से आप कैसे तेजी से रोल-ऑफ़ प्राप्त करते हैं क्योंकि आप एक फ़िल्टर में अधिक पोल जोड़ते हैं। तो यह ऐसा है जैसे आप एक "ईंट की दीवार" का बेहतर अनुमान लगा रहे हैं।

फ्रीक्वेंसी पर जहां ओपन लूप का लाभ एकता है, आप एम्पलीफायरों को कैस्केडिंग करके अधिक लाभ प्राप्त नहीं कर सकते हैं। उस आवृत्ति से परे जहां एकता लाभ से कम है, आप एम्पों को कैस्केडिंग करके कम लाभ प्राप्त करते हैं।