Làm thế nào để điều này đảo ngược mạch opamp với băng thông có thể điều chỉnh hoạt động?

Hoặc tác giả sách giáo khoa của tôi là một kẻ vô lại hoặc tôi không có điều kiện tiên quyết để hiểu ngay cả một mạch op-amp đơn giản. Tôi hiểu làm thế nào một bộ khuếch đại đảo ngược cơ bản hoạt động và tôi nhận được mức tăng giảm do mạch RC bên trong (miller C).

Điều tôi không hiểu trong mạch dưới đây là cách giá trị của điện trở thay đổi băng thông. Do sản phẩm băng thông khuếch đại thường không đổi, nên mạch này phải rất thông minh để thao tác băng thông mà không chạm vào mức tăng. Tôi đang đính kèm ảnh chụp nhanh giải thích sách giáo khoa của tôi. Nó nói rằng băng thông thay đổi theo và đưa ra các phương trình, nhưng không giải thích làm thế nào hoặc tại sao. Xin hãy giúp tôi hiểu làm thế nào điều này hoạt động. $R$ $R$

operational-amplifier

— Đại lý
nguồn

Không có tụ điện, nó không có ý nghĩa và thông thường sẽ không có mạch được thiết kế theo cách đó. Nó có thể làm như bạn nói, nhưng nó làm căng bất thường các giới hạn của những gì một op-amp có thể làm. Tôi nghi ngờ nó phải làm với R là LPF có thể điều chỉnh dựa trên R mà không cần tụ điện.

— Sparky256

Sparky256 - Tôi không đồng ý. Việc sửa đổi mạch hiển thị là một trong những phương pháp bù đầu vào. Điện trở R không ảnh hưởng đến mức tăng của vòng kín nhưng nó làm giảm LOOP GAIN (và do đó, băng thông của mức tăng của vòng kín). Do đó, biên độ ổn định được cải thiện và bạn có thể sử dụng opamp KHÔNG được bù đơn vị cho các giá trị khuếch đại thấp như thống nhất.

— LvW

rsadhvika - chỉ vì mục đích chính xác: Nhận xét đầu tiên của bạn cho câu trả lời của ishank là sai! Trong câu trả lời của anh ấy cũng như bình luận của bạn, bạn đã quên ảnh hưởng của tín hiệu phản hồi (cũng bị giảm do R).

— LvW

Đọc về khái niệm 'tăng nhiễu' (Đó thực sự là mức tăng sẽ tồn tại nếu bạn lái pin không đảo ngược), vì đây là mức tăng đó là một trong GBP, và rõ ràng là mức tăng tiếng ồn trong mạch thay đổi từ ~ 21 (1 + 100k / ~ 5k) đến ~ 1000 (1 + 100k / ~ 100).

— Dan Mills

Câu trả lời:

Tác giả đã đúng khi nói rằng băng thông thay đổi theo R nhưng mức tăng thì không.
Kết quả này có thể được hiểu một cách dễ dàng nếu chúng ta kết hợp nguồn điện áp song song với R với chính R để có được một Thevenin tương đương tại cực đảo của opamp.
Tương đương Thevenin sẽ là

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

$R_{th} = R_1 ||R$

Và biểu thức cho mức tăng là

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

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

là độc lập của R.

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

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

Như OP đã chỉ ra một cách chính xác, sản phẩm Băng thông khuếch đại của bộ khuếch đại không đổi cho dù mức độ phản hồi. Thêm về điều này có thể được tìm thấy ở đây và ở đây .
Thủ thuật là đầu vào của bộ khuếch đại phản hồi (bộ khuếch đại đảo ngược) là Vth chứ không phải Vin.
Vì vậy, bằng cách tăng R, mức tăng giảm (Mẫu số tăng), vì mức tăng là và do đó, vì GBW không đổi, Băng thông phải tăng.

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

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

— ijuneja
nguồn

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}}

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

Băng thông của Ishank Juneja đang gia tăng? Lỗi đánh máy? Ngược lại, việc bổ sung điện trở làm giảm mức tăng vòng lặp và dĩ nhiên, với băng thông vòng kín

— LvW

@rsadhvika hoàn toàn, vì Vth là thứ mà bộ khuếch đại đảo ngược nhìn thấy và không phải Vi

— ijuneja

@LvW cho cấu hình bộ khuếch đại đảo ngược đã cho, mức tăng vòng lặp tỷ lệ với 1 / mức tăng do đó có kết quả.

— ijuneja

Ishank Juneja - xin lỗi, điều này KHÔNG đúng. Đó là lợi thế của việc sửa đổi mạch để CANCEL kết nối trực tiếp giữa mức tăng vòng lặp và mức tăng vòng kín. Như tôi đã đề cập - bạn có thể có mức tăng vòng lặp nhỏ (vì lý do ổn định) và đồng thời, mức tăng vòng kín rất nhỏ (mức tăng đơn nhất). Xin vui lòng cho tôi biết nếu tôi sai trong khi nói: Bổ sung điện trở R GIẢM GIÁ băng thông của mức tăng .loop đóng (do giảm vòng lặp).

— LvW

Trả lời trực quan

Do R làm suy giảm cả đầu vào và phản hồi về 0V, các bóng bán dẫn bên trong phải sử dụng thêm mức tăng bên trong để cung cấp điện áp tín hiệu đầu ra để dòng điện đầu vào đến Vin (-) hủy và vẫn là một mặt đất ảo. tức là Vin / Rin = Vout / Rf.

Vì vậy, việc giảm Vin thành Vin (-) với Rin thành R thành gnd không ảnh hưởng đến mức tăng vòng lặp DC bên ngoài nhưng các bóng bán dẫn op amp phải sử dụng nhiều mức tăng nội bộ hơn để phù hợp với đầu ra, nhưng với chi phí của BW do GBW cố định.

Vòng lặp bên ngoài của DC DC nâng cấp lên tới sản phẩm GBW mới bị suy giảm ... là những gì tôi dự định TY @LvW

— Tony Stewart Sunnyskyguy EE75
nguồn

{Một}_{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 - bạn có nói rằng "mức tăng vòng lặp bên ngoài" không bị ảnh hưởng? Tôi nghĩ, ngược lại - đó là mục đích chính của sửa đổi này (R bổ sung) để giảm mức tăng vòng lặp do đó cải thiện các tính chất ổn định của hệ thống vòng kín. Hệ số feedack - và với nó, mức tăng của vòng lặp - đã giảm xuống (R1 | | R) / [(R1 || R) + Rf]

— LvW

Việc sửa đổi mạch được hiển thị với điện trở R giữa các cực đầu vào opamp là một phương pháp rất phổ biến để cải thiện biên độ ổn định của mức tăng lopp đóng (bù đầu vào).

Đối với các opamp lý tưởng (mức tăng vòng hở rất lớn), điện trở R không ảnh hưởng đến mức tăng của vòng kín nhưng nó làm giảm LOOP GAIN (và do đó, băng thông của mức tăng của vòng kín).

Do đó, biên độ ổn định được cải thiện và chúng tôi được phép sử dụng ngay cả các opamp KHÔNG được bù thống nhất cho các ứng dụng yêu cầu giá trị khuếch đại vòng kín thấp như thống nhất.

Giải thích trực quan (đối với mức tăng của vòng kín không bị ảnh hưởng): Giả sử rằng mức tăng Aol mở là vô cùng, mức tăng của vòng kín là Acl = -Hf / Hr với

Hệ số chuyển tiếp Hf = Vn / Vin cho Vout = 0 (Vn: Điện áp tại cực opamp "-") và

Hệ số phản hồi (trả lại) Hr = Vn / Vout cho Vin = 0.

Thật dễ dàng để chỉ ra rằng điện trở R bổ sung làm giảm cả hai yếu tố theo cùng một cách để giá trị của "R" hủy bỏ theo tỷ lệ Hf / Hr.

Phép tính:

Hệ số chuyển tiếp: Hf = (Rf | | R) / [(Rf | | R) + R1]

Hệ số phản hồi: Hr = (R1 | | R) / [(R1 | | R) + Rf]

Sau khi đánh giá (và một số thao tác toán học) của tỷ lệ Acl = -Hf / Hr, chúng tôi đến Acl = -Rf / R1 (R hủy bỏ).

Tuy nhiên, mức tăng vòng lặp (rất cần thiết cho các thuộc tính ổn định) có thể được thực hiện ở mức thấp khi cần thiết bằng cách thay đổi R:

Độ lợi vòng lặp LG = -Hr * Aol (Aol: Độ lợi vòng lặp mở của opamp)

— LvW
nguồn

Điều đáng nói là loại bù này làm tăng mức tăng tiếng ồn.

— Mike

Mike - vâng, đúng vậy. Hiệu ứng này một lần nữa cho thấy - nói chung - không thể cải thiện một tham số hiệu suất mà không ảnh hưởng xấu đến tham số hiệu suất khác. Do đó, mỗi thiết kế tốt luôn là sự đánh đổi giữa các hiệu ứng xung đột.

— LvW

Làm thế nào về độ chính xác đạt được?

— analogsystemsrf

Tôi nghĩ, độ chính xác khuếch đại là - như mọi khi - được xác định bởi dung sai của các bộ phận thụ động - miễn là mức tăng vòng hở hữu hạn của opamp có thể được đặt thành xấp xỉ vô hạn.

— LvW

@LvW Tôi cảm thấy tôi nhận được nó ngay bây giờ. Bạn đang sử dụng sự chồng chất để xác định các yếu tố chuyển tiếp và phản hồi và các biểu thức cho mức tăng vòng lặp kín và mức tăng vòng lặp trông thực sự gọn gàng! Cảm ơn bạn :)

— Đại lý