¿Cuáles son los factores limitantes de estos amplificadores operacionales?

Parece que está tratando de obtener una Q de alrededor de 20-40, simplemente observándola, por lo que el GBW tendrá que ser mucho más alto que la frecuencia central, y preferiblemente 5-10x eso, más como 10-40MHz .

La "atenuación" de la que otros hablan es la relación de resistencia que necesita para obtener ese Q alto, por lo que no creo que pueda evitarlo.

Estoy de acuerdo con Tim; no atenúe demasiado la señal de entrada innecesariamente.

Entonces, su única opción es algo con más ganancia alrededor de 100 kHz.

Afortunadamente, todos los amplificadores operacionales que ha probado tienen un ancho de banda bastante bajo (algunos de ellos tienen más de 40 años). Con alternativas de producto de ancho de banda de ganancia de 10 MHz, probablemente debería estar bastante bien:

Por ejemplo, el TL972 debería estar bien para esta aplicación y se puede obtener por (envío gratis) $ 0,67 cada uno en distribuidores acreditados . Pero no es una entrada JFET; mi sospecha es que en realidad no le importa, siempre que la corriente de entrada sea lo suficientemente baja.

Rrz0....déjame responder a tus dos últimas preguntas:

(1) Si el producto ganancia-ancho de banda no es lo suficientemente grande, tendrá un cambio de fase adicional (causado por opamp). Efecto típico: mejora Q no deseada. El cambio de fase adicional reduce el margen de fase y desplazará el polo más hacia el eje imaginario, lo que amplía el polo-Q (idéntico al paso de banda-Q).

(2) Cuando el GBW sea de 10 MHz, la ganancia de bucle abierto a 100 kHz será de aplicación. 40dB (100). Esto no es suficiente. Sin embargo, todos los cálculos se basan en un opamp IDEAL sin ningún cambio de fase no deseado, consulte mi comentario anterior en (1). Incluso un cambio de fase adicional de 5 grados. causará una mejora Q severa.

(3) Tenga en cuenta que la topología de filtro seleccionada es muy sensible a los datos opamp no ideales (porque se basa en la ganancia de bucle abierto). Hay otras estructuras de filtro (basadas en Sallen-Key o GIC) que son menos sensibles a los parámetros opamp no ideales.

(4) Vale la pena mencionar que NO se le pedirá que use los llamados amplificadores operacionales de "suministro único". Todos los amplificadores operacionales pueden funcionar con un solo voltaje de suministro. Datos más importantes: GBW (lo más grande posible) y velocidad de giro suficiente (operación de señal grande).

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El siguiente artículo contiene un tratamiento matemático de la influencia de la ganancia finita y de frecuencia en bucle abierto en un circuito de paso de banda MFB.

https://www.researchgate.net/publication/281437214_INVERTING_BAND-PASS_FILTER_WITH_REAL_OPERATIONAL_AMPLIFIER

Resultado : un factor de 100 entre el GBW y la frecuencia máxima de diseño conduce a una desviación de frecuencia de aprox. 15 % ( corrección del 85 al 15%)

Aquí hay una discusión previa sobre los filtros de paso de banda. La respuesta utilizando la herramienta Signal Chain Explorer presenta los efectos de varios amplificadores operacionales de ancho de banda de ganancia de unidad.

Simulación y construcción de un filtro de paso de banda de retroalimentación múltiple

Recibí excelentes comentarios y respuestas a mi pregunta, sin embargo, me gustaría agregar lo que logré comprender de diferentes respuestas y varios libros de texto en una respuesta completa. La siguiente información me ayudó a resolver mis problemas en cuestión.

Para comprender los requisitos del amplificador operacional, primero se debe comprender cómo se diseña un filtro de retroalimentación múltiple. El paso de banda MFB permite ajustar$Q$,$A_v$, y$f_m$independientemente.

Por lo general, la ganancia máxima para un MFB viene dada por es$A_v= -2Q^2$y así, por un$Q = 10$, la ganancia de voltaje será$200$. observamos que$A_v$aumenta cuadráticamente con$Q$.

Siguiendo con el diseño inicial presentado anteriormente, para que este circuito funcione correctamente, la ganancia de bucle abierto del amplificador operacional utilizado debe ser mayor que$100$en la frecuencia central elegida.

Además, ¿por qué mi GBW debería estar entre 5 y 10 veces la frecuencia central? ¿Hay algún cálculo al que uno deba referirse o algo por el estilo?

Por lo general, se incluye un factor de seguridad (sf) entre 5 y 10 para mantener alta la estabilidad y baja la distorsión.

Para calcular el GBW:

$GBW > sf*f_oA_v$

$GBW > sf*100k*102$

Por lo tanto, GBW debe estar en el rango de 50-100 MHz.

No es posible usar este tipo de filtro para trabajos de alta frecuencia y alto Q, ya que los amplificadores operacionales estándar pronto "se quedan sin vapor". Dejando de lado esta dificultad, las altas ganancias producidas incluso por valores moderados de Q bien pueden ser poco prácticas. Por lo tanto debemos atenuar la señal de entrada.

Entonces, ya que necesitamos$A_v=-2$y$Q=10$, necesitamos un atenuador de entrada. Esta fue la atenuación a la que se referían las otras respuestas.

Atenuamos con una relación de resistencia de 100 (R7/R5) para compensar esto.

Seguramente me estoy perdiendo alguna especificación importante, que no estoy teniendo en cuenta, pero me parece muy extraño que ninguno de los amplificadores operacionales anteriores funcione correctamente para mi tarea actual.

Para el circuito presentado arriba, la relación de resistencia atenúa la señal por$40dB$(100Av) por lo que mis requisitos de ganancia de$6dB$se agregan encima de eso. Todos los cálculos que estaba realizando no tenían en cuenta la atenuación inicial de 40dB.

Como señaló @Markus Müller, estaba usando amplificadores operacionales antiguos. Hay alternativas mucho mejores como la TL972 .

Como menciona @LvW, cuando el ancho de banda de ganancia no es lo suficientemente grande, la respuesta de frecuencia experimenta un cambio de fase. Además, se menciona correctamente el hecho de que "la topología de filtro seleccionada es muy sensible a los datos de opamp no ideales (porque se basa en la ganancia de bucle abierto)".

Aquí proporciono un extracto de Opamps for Everyone .

Los valores de los componentes son idénticos ya que en mi caso los condensadores son más pequeños por un factor de$100$mientras que la frecuencia central también es mayor por la$100$.