Amplificación de una señal de alta frecuencia de 30 Mhz o más usando OpAmps

Estoy probando un amplificador de 34 Mhz en una configuración inversora con una ganancia de 20.

La frecuencia de corte de la amplificación se detiene casi a los 15 Mhz, que es muy baja. Quiero que siga hasta 27 Mhz a 30 Mhz. (No se detiene, pero la relación de amplificación se vuelve muy baja).

Busqué mucho amplificadores operacionales con una frecuencia de corte alta y encontré muchos, pero cuando miro la hoja de datos de Freqeuncy VS Outut Voltage, la frecuencia se detiene antes de 10Mhz. El gráfico de ganancia VS frecuencia se ve bien y muestra que puede amplificar hasta 30 Mhz y más.

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Aquí hay una foto del más cercano que encontré, a 26db (20 voltios) la frecuencia creo que se acerca a 30 o 40 Mhz, ¿es correcto?

Enlaces: el primero, el voltaje no se amplifica correctamente a 30 Mhz y deja de amplificar antes de casi 10 Mhz, el segundo enlace tiene un problema similar, pero la ganancia parece estar bien.

Primer enlace Segundo enlace

¿Has intentado buscar uno con un GBW de al menos 680 MHz?
En realidad tengo Busqué anchos de banda más altos con la esperanza de que el corte de frecuencia fuera más alto, pero es igual a las fotos que adjunté o el gráfico de amplificación de voltaje no está en la hoja de datos, solo gráficos de ganancia.
Sabes que una amplificación de voltaje de 20 es una ganancia de 26dB, ¿verdad?
Sí. Agregué una imagen en la pregunta que muestra 20 dB, la más alta que encontré, pero no muestra lo que sucede a 26 dB.
¿Intentaste buscar en digikey? Probablemente pueda buscar por producto GBW.
Sí, este es el sitio web que estoy usando. Y agregué una foto en la pregunta de la mejor que pude encontrar, pero no estoy seguro de si esto hará el trabajo.
opa847 parece que está a la altura del trabajo.
¿Qué es opa847? ¿Te refieres a la foto que agregué? Porque creo que la magnitud de la ganancia está bien, pero los valores de los capacitores parecen jugar un papel en el cambio de la magnitud de la ganancia.
La imagen que agregó es el cambio de ganancia con la capacitancia de carga: ¿de hecho desea manejar una carga altamente capacitiva? En otro asunto, nombre y proporcione enlaces para los amplificadores operacionales que ha visto que le parecen inadecuados.
Agregué los enlaces en la pregunta ahora @Andyaka. Y quiero conectar el amplificador operacional en una configuración inversora para que pueda lograr una ganancia alta de casi 20, creo que los condensadores a los que se refieren tienen que estar conectados para que la ganancia se comporte así.
No, los condensadores son capacidades de carga (0 pF es lo mejor, por supuesto).
Entonces, ¿conectarlos junto con la configuración de inversión en +vss y -vss no ayudará?
OPA847 es un número de modelo de amplificador operacional para un amplificador operacional que parece que puede funcionar como un amplificador de 34 MHz con una ganancia de voltaje de -20 V/V. Podrías haber escrito OPA847 en Google. No pensé que sería necesario que me explicara. Pero aquí hay un enlace. ti.com/lit/ds/symlink/opa847.pdf

Respuestas (2)

Su primer amplificador operacional es el AD8041 y la mayor parte de la historia se revela en la respuesta de ganancia de bucle abierto: -

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Si desea 26 dB de ganancia (20 v/v), no puede tener un ancho de banda superior a unos 8 MHz; esos son los límites de los que es capaz este dispositivo. Esto es lo que significa GBW: -

La ganancia x ancho de banda suele ser constante (o más o menos) para un amplificador operacional normal; puede ver que el ancho de banda es 0dB (ganancia unitaria) a 160 MHz. Mire la ganancia a 16 MHz a la izquierda de la flecha roja: la ganancia es de 20 dB (es decir, una ganancia de 10) Y 10 x 16 MHz = 160 MHz.

A 1,6 MHz la ganancia es de 40 dB, etc., etc.

La imagen en la pregunta tiene cierta importancia para los diseñadores de amplificadores, pero es el gráfico de ganancia de bucle abierto el que le indica cuál es el GBWP.

Elija un amplificador operacional que tenga la ganancia Y el ancho de banda. El AD9631 creo que es un poco peor que el AD8041.

Una vez que haya resuelto las especificaciones del amplificador operacional, verifique que la capacidad de velocidad de respuesta del dispositivo le proporcione el nivel de salida de pp deseado que necesita. Las hojas de datos a veces tienen gráficos o imágenes que muestran el tipo de amplitud que puede esperar, así que lea la hoja de datos. Es su mejor amigo cuando elige el amplificador operacional "correcto".

OK @Andy, también conocido como muy apreciado. Pero todavía tengo una duda sobre la imagen de mi pregunta, que es la magnitud del voltaje en dB. A 26 dB (20 voltios como la amplificación deseada), la frecuencia no se corta a 10 Mhz y continúa por más de 30 Mhz para el capacitor de 50 pF. ¿Eso significa que está haciendo el trabajo de amplificación en esta frecuencia?
Esa es la magnitud del voltaje de salida y no la ganancia. La configuración de ganancia probablemente será la unidad para esta prueba y, por lo tanto, el nivel de entrada será de 28 dBV. Otro punto interesante es lo que mencioné en mi respuesta. A pesar de que GBP es de 160 MHz, la salida en su gráfico claramente está disminuyendo seriamente antes de que se alcancen los 160 MHz; este es probablemente el efecto de la limitación de la velocidad de respuesta.
Es posible que haya cometido un error al explicar mi punto o lo que estoy buscando. Lo siento, no soy muy bueno con las hojas de datos, pero quiero que el voltaje de salida se amplifique en 20 (20 es lo que estoy diseñando para la ganancia de configuración inversora), mientras que la frecuencia no se corta a 30 Mhz. Esto es lo que veo en la foto de la pregunta, la magnitud continúa después de 30 Mhz. Pero no creo que tenga razón.
Por encima de la frecuencia en la que la magnitud comienza a ceder, habrá una caída lineal en la amplitud (dB) con el logaritmo de la frecuencia, de ahí el gráfico GBP. No obtendrá un corte repentino por encima de 30 MHz, se reducirá a 20 dB/década en frecuencia.
Veo. Entonces se amplificará a esa frecuencia. Pero, ¿qué pasa con el condensador de 50 pF? ¿Debe integrarse con la configuración inversora para lograr esta amplificación?
Está tratando de decirle que las cargas conectadas al amplificador operacional (como los cables) causarán problemas y debe tener en cuenta cómo estas cargas capacitivas afectan la respuesta de frecuencia del amplificador operacional. ¡Nunca es fácil navegar cuando levantas las rocas!
@ user3052793 si tiene su respuesta, acéptela formalmente.

como "Andy aka" ya escribió, intentó romper el límite de GBW de un amplificador operacional y no obtuvo la ganancia que esperaba. Para su aplicación necesita un OpAmp con un GBW de aproximadamente 700Mhz.

Bueno, esos existen. No son baratos y, debido a su alta frecuencia, son muy exigentes con el diseño de PCB.

Afortunadamente, existe un tipo diferente de amplificadores operacionales que no vinculan la ganancia y el ancho de banda. Estos se denominan " OpAmps de retroalimentación actual ". Tienen características diferentes a las de los "Amplificadores operacionales de retroalimentación de voltaje" ordinarios. No pueden hacer todas las cosas que pueden hacer sus amplificadores operacionales de retroalimentación de voltaje, y tienen algunas restricciones estrictas sobre lo que puede poner en la ruta de retroalimentación del amplificador operacional, pero para trabajos de amplificación pueden ser una opción alternativa para usted.

Un espécimen de esa clase con el que he tenido una muy buena experiencia es el LT1227 OpAmp. Tiene una frecuencia de tránsito de 140Mhz independientemente de la ganancia (dentro de lo razonable, por supuesto). Incluso puede comprarlo en el paquete DIP8 si está utilizando piezas de orificio pasante para la creación de prototipos. Y están disponibles y no son tan caros.

Cebado ultracorto en amplificadores operacionales de retroalimentación actuales:

  • El CFA es muy exigente con lo que sucede en su ruta de retroalimentación, por ejemplo, los componentes que coloca entre su salida y su entrada inversora. Las diferentes partes tienen diferentes requisitos, pero en general terminará con una resistencia fija y relativamente baja. Para el LT1227 eso es 1kOhm.

  • Nunca debe colocar un capacitor en el circuito de retroalimentación, por lo que no es posible realizar todos los circuitos integradores y algunos circuitos de filtro.

  • La entrada positiva y negativa tienen características muy diferentes. Mientras que la terminal de entrada positiva es de alta impedancia como en un buen amplificador operacional de retroalimentación de corriente, la entrada negativa suele ser de baja impedancia. Además, las entradas no coinciden en absoluto.

En su aplicación desea un amplificador inversor. Esto no es ideal para un CFA, pero funciona. Dado que la resistencia de retroalimentación está fijada en 1KOhm, su resistencia de entrada será de 50Ohm, por lo que terminará con una impedancia de entrada de aproximadamente 1KOhm. Eso no es mucho, pero puede funcionar para usted.

Si puede cambiar su circuito a la configuración no inversora, la restricción de impedancia de entrada no será un problema.

TL; DR: Vale la pena investigar los amplificadores operacionales de retroalimentación actuales si desea una alta ganancia con un gran ancho de banda y no planea hacer nada sofisticado excepto la amplificación.

Hay otra gran ventaja de los amplificadores de retroalimentación de corriente: tienen capacidades de velocidad de giro casi "fantásticas".
@LvW Oh, sí, eso es cierto.
Amplificación de una señal de alta frecuencia de 30 Mhz o más usando OpAmps
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