Jak działa ten odwracający obwód opamp z regulowaną przepustowością?

Albo mój autor podręcznika jest łajdakiem, albo nie mam wymagań, aby zrozumieć nawet prosty obwód wzmacniacza operacyjnego. Rozumiem, jak działa podstawowy wzmacniacz odwracający i rozumiem, w jaki sposób spada zysk z powodu wewnętrznego obwodu RC (młynek C).

W poniższym obwodzie nie rozumiem, w jaki sposób wartość rezystora zmienia szerokość pasma. Ponieważ iloczyn przepustowości wzmocnienia jest zasadniczo stały, obwód ten musi być bardzo sprytny w manipulowaniu przepustowością bez dotykania wzmocnienia. Załączam pełną migawkę wyjaśnienia mojego podręcznika. Mówi, że przepustowość zmienia się w zależności od i podaje równania, ale nie wyjaśnia, jak i dlaczego. Pomóż mi zrozumieć, jak to działa. $R$ $R$

operational-amplifier

— Agenci
źródło

Bez kondensatorów nie ma to sensu i normalnie nie byłoby takiego obwodu. Może robić tak, jak mówisz, ale nienormalnie przeciąża granice możliwości wzmacniacza operacyjnego. Podejrzewam, że ma to związek z tym, że R jest regulowanym LPF opartym na R bez kondensatora.

— Sparky256

Sparky256 - Nie zgadzam się. Pokazana modyfikacja obwodu jest jedną z metod kompensacji wejściowej. Rezystor R nie ma wpływu na wzmocnienie w pętli zamkniętej, ale obniża WZMOCNIENIE PĘTLI (a tym samym szerokość pasma wzmocnienia w pętli zamkniętej). W rezultacie margines stabilności został poprawiony i możesz używać opamp, które NIE są kompensowane przez wzmocnienie jedności dla wartości wzmocnienia tak niskich jak jedność.

— Lww

rsadhvika-tylko dla ścisłości: Twój pierwszy komentarz do odpowiedzi Ishanka jest błędny! W jego odpowiedzi oraz w komentarzu zapomniałeś o wpływie sygnału sprzężenia zwrotnego (który również jest zmniejszony z powodu R).

— Lww

Zapoznaj się z koncepcją „wzmocnienia szumu” (jest to faktycznie zysk, który istniałby, gdybyś wbił kołek nieodwracający), ponieważ jest to zysk, który jest w GBP, i powinno być oczywiste, że wzrost hałasu w obwód waha się od ~ 21 (1 + 100k / ~ 5k) do ~ 1000 (1 + 100k / ~ 100).

— Dan Mills

Odpowiedzi:

R_{t h} = R_{1} | | R

$R_{th} = R_1 ||R$

V_{t h} = \frac{V_{i n} (R_{1} | | R)}{R_{1}}

$V_{th} = \frac{V_{in}(R_1||R)}{R_1}$

A_{v} = \frac{V_{o}}{V_{i}} = - \frac{R_{f}}{R_{1}}

$A_v = \frac{V_o}{V_i} = -\frac{R_f}{R_1}$

\frac{V_{o}}{V_{t h}} = - \frac{R_{f}}{R_{1} | | R}

$\frac{V_o}{V_{th}} = -\frac{R_f}{R_1 ||R}$

— ijuneja
źródło

R

$R$

V_{t h}

$V_{th}$

V_{t h} < V_{i n}

$V_{th} \lt V_{in}$

\frac{V_{o}}{V_{t h}}

$\dfrac{V_o}{V_{\color{red}{th}}}$

\frac{V_{o}}{V_{i n}}

$\dfrac{V_o}{V_{\color{red}{in}}}$

Czy przepustowość Ishank Juneja rośnie? Błąd w druku? Przeciwnie, dodanie rezystora zmniejsza wzmocnienie pętli, a wraz z nią również przepustowość pętli zamkniętej

— LvW

@rsadhvika absolutnie, ponieważ Vth jest tym, co widzi wzmacniacz odwracający std, a nie Vi

— ijuneja

@LvW dla danej konfiguracji wzmacniacza odwracającego wzmocnienie pętli jest proporcjonalne do 1 / wzmocnienia, stąd wynik.

— ijuneja

Ishank Juneja - przepraszam, to NIE jest prawda. Zaletą modyfikacji obwodu jest ANULOWANIE bezpośredniego połączenia między wzmocnieniem w pętli a wzmocnieniem w pętli zamkniętej. Jak już wspomniałem - możesz uzyskać mały zysk w pętli (ze względów stabilności), a jednocześnie bardzo mały zysk w pętli zamkniętej (zysk jedności). Proszę powiedzieć, jeśli się mylę, mówiąc: Dodanie rezystora R OBNIŻA szerokość pasma wzmocnienia w pętli zamkniętej (z powodu zmniejszenia wzmocnienia pętli).

— Lwów

Intuicyjna odpowiedź

Ponieważ R tłumi zarówno wejście, jak i sprzężenie zwrotne do 0 V, tranzystory wewnętrzne muszą wykorzystywać większe wzmocnienie wewnętrzne do dostarczania napięcia sygnału wyjściowego, aby prąd wejściowy do Vin (-) anulował i pozostał wirtualny grunt. tj. Vin / Rin = Vout / Rf.

Tak więc tłumienie Vin do Vin (-) przy pomocy Rin do R do gnd nie wpływa na wzmocnienie poza pętlą DC, ale tranzystory wzmacniacza operacyjnego muszą wykorzystywać więcej wewnętrznego wzmocnienia, aby dopasować moc wyjściową, ale kosztem BW ze względu na stały GBW.

Zewnętrzna pętla „DC” zyskuje aż do stłumionego nowego produktu GBW ... właśnie tego chciałem TY @LvW

— Tony Stewart Sunnyskyguy EE75
źródło

A_{v} = - \frac{R_{f}}{R_{1}}

$A_v = -\dfrac{R_f}{R_1}$

V_{-} \approx 0 V

$V_- \approx 0V$

V_{i n}

$V_{in}$

V_{-}

$V_-$

V_{t h}

$V_{th}$

V_{i n} (- R_{f} / R_{1})

$V_{in}(-R_f/R_1)$

Tony - czy uważasz, że nie ma to wpływu na „wzmocnienie pętli zewnętrznej”? Myślę, że wręcz przeciwnie - głównym celem tej modyfikacji (dodatkowe R) jest zmniejszenie wzmocnienia pętli, a tym samym poprawienie właściwości stabilności układu w pętli zamkniętej. Współczynnik sprzężenia - a wraz z nim wzmocnienie pętli - zmniejsza się do (R1 || R) / [(R1 || R) + Rf]

— Lww

Pokazana modyfikacja obwodu za pomocą rezystora R między zaciskami wejściowymi opamp jest bardzo popularną metodą poprawy marginesu stabilności zamkniętego wzmocnienia Lopp (kompensacja wejściowa).

Dla idealnych opamps (bardzo duże wzmocnienie w pętli otwartej) rezystor R nie ma wpływu na wzmocnienie w pętli zamkniętej, ale obniża WZMOCNIENIE PĘTLI (a tym samym szerokość pasma wzmocnienia w pętli zamkniętej).

W rezultacie margines stabilności został poprawiony i możemy używać nawet opampów, które NIE są kompensowane wzmocnieniem jedności dla aplikacji wymagających wartości wzmocnienia w pętli zamkniętej tak niskiej jak jedność.

Intuicyjne wyjaśnienie (dla niezmienionego wzmocnienia w zamkniętej pętli): Zakładając, że wzmocnienie Aol dla otwartej pętli jest nieskończonością, wzmocnienie w zamkniętej pętli wynosi Acl = -Hf / Hr z

Współczynnik przewodzenia Hf = Vn / Vin dla Vout = 0 (Vn: Napięcie na zacisku opampowym „-”) i

Współczynnik sprzężenia zwrotnego (powrót) Hr = Vn / Vout dla Vin = 0.

Łatwo jest wykazać, że dodatkowy rezystor R obniża oba czynniki w ten sam sposób, tak że wartość „R” znosi się w stosunku Hf / Hr.

Obliczenie:

Współczynnik do przodu: Hf = (Rf || R) / [(Rf || R) + R1]

Współczynnik sprzężenia zwrotnego: Hr = (R1 || R) / [(R1 || R) + Rf]

Po oszacowaniu (i niektórych manipulacjach matematycznych) stosunku Acl = -Hf / Hr dochodzimy do Acl = -Rf / R1 (R anuluje).

Jednak wzmocnienie pętli (co jest niezbędne dla właściwości stabilności) może być tak niskie, jak to konieczne, zmieniając R:

Wzmocnienie pętli LG = -Hr * Aol (Aol: Wzmocnienie opampa w otwartej pętli)

— LvW
źródło

Warto wspomnieć, że ten rodzaj kompensacji zwiększa wzmocnienie hałasu.

— Mike

Mike - tak, to prawda. Ten efekt ponownie pokazuje, że - ogólnie - nie można poprawić jednego parametru wydajności bez niekorzystnego wpływu na inny parametr wydajności. Dlatego każdy dobry projekt jest zawsze kompromisem między sprzecznymi efektami.

— Lww

A co z dokładnością wzmocnienia?

— analogsystemsrf

Myślę, że dokładność wzmocnienia jest - jak zawsze - określona przez tolerancje części pasywnych - pod warunkiem, że skończone wzmocnienie opampa w otwartej pętli można ustawić na mniej więcej nieskończoność.

— Lwów

@LvW Czuję, że teraz to rozumiem. Używasz superpozycji do definiowania współczynników przekazywania i sprzężenia zwrotnego, a wyrażenia dla wzmocnienia w pętli zamkniętej i wzmocnienia w pętli wyglądają naprawdę fajnie! Dziękuję :)

— Agenci