Ganancia de bucle abierto del amplificador operacional - LT6015

Recientemente estaba leyendo un artículo técnico de AllAboutCircuits de Robert Keim sobre la estabilidad del amplificador operacional, https://www.allaboutcircuits.com/technical-articles/negative-feedback-part-8-analyzing-transimpedance-amplifier-stability/

Estoy simulando el circuito LTSpice, como se ve a continuación, del amplificador de transimpedancia usando el amplificador operacional LT6015 como se muestra en el artículo.

circuito

Sin embargo, cuando ejecuto la simulación, no puedo obtener la misma respuesta de frecuencia de bucle abierto que se indica en el artículo.

Obtengo una ganancia máxima de bucle abierto de ~145dB, mientras que él tiene ~102dB. Además, creé un código matlab para verificar la ganancia de bucle abierto utilizando la aproximación del amplificador operacional como un filtro de paso bajo de primer orden. Tomado de la hoja de datos del LT6015, la ganancia de bucle abierto es de 3 000 000 y, por lo tanto, el ancho de banda de bucle abierto es de 1,1 Hz (calculado a partir del producto del ancho de banda de ganancia, con un valor de 3,2 MHz). Sin embargo, esto genera una ganancia de bucle abierto de ~129dB.

Aquí está el código de mi programa matlab:

    Ao = 3000*10^3 %Open-loop gain
    Wb = 1.1 %Open-loop bandwidth of op-amp

    w = .1:.1:100000;
    h = 20*log10(Ao*(abs(1./(1+(j*w)/(Wb)))))

    figure
    semilogx(w,h) %% Plot on log scale
    hold on
    xlabel('\omega(rad/s)')
    ylabel('|H(j\omega)|dB')
    legend('1','2')

No puedo ver qué estoy haciendo mal para crear la discrepancia entre estas tres tramas, siendo el enfoque principal las dos primeras, la última actúa como control. ¿Quizás el último es incorrecto porque el LT6015 no se puede modelar como un filtro de paso bajo de primer orden?

¡Cualquier ayuda sería muy apreciada!

Dudo que pueda simular la ganancia de bucle abierto sin retroalimentación de CC negativa (o sin corrección de compensación). Más que eso, ¿por qué usa solo un suministro único? ¿Qué punto operativo esperas?
Estoy de acuerdo con LvW sobre los comentarios de DC, la forma de hacer las cosas del artículo solo funcionará con un (más o menos) modelo ideal del opamp, no lo haría con un modelo más realista (nivel de transistor). Además, el artículo tampoco proporciona suficientes detalles para guiar a un principiante a hacer esto correctamente. ¿Estás seguro de que estás usando el mismo modelo que en el artículo? En la práctica, la ganancia de bucle abierto tampoco importa mucho, ya que usamos amplificadores operacionales principalmente en modo de retroalimentación.
@LvW: pero seguramente la ganancia de bucle abierto, como en el nombre, no es un bucle cerrado y, por lo tanto, ¿se incluye la retroalimentación? La idea es convertir la señal de corriente a voltaje, que debe ser positivo y por lo tanto no se requiere el suministro de voltaje negativo? FakeMoustache Ambos son los LT6015 disponibles en la clave de 'componente' de LTSpice. Pero en el análisis de estabilidad es importante, ya que le permite comparar su pendiente con la pendiente de 1/B (término de retroalimentación) y, por lo tanto, determinar si es estable.
ConfusedCheese, este es un problema común: para mediciones de bucle abierto (o simulaciones del mundo real) necesitamos retroalimentación de CC. Eso significa: una ruta de retroalimentación selectiva de frecuencia con una frecuencia de corte muy baja (solo algunos Hz). Vea mi respuesta (y un circuito) aquí: electronics.stackexchange.com/questions/241729/…

Respuestas (1)

ConfusedCheese, aquí hay un método simple para simular la ganancia de bucle para un amplificador operacional con retroalimentación. Este esquema de simulación proporciona retroalimentación de CC y un punto operativo estable (¡solo para suministro de voltaje doble y simétrico!).

  • El cuadro punteado contiene el factor de retroalimentación, si lo hay.

  • Sin este cuadro (conexión directa a la entrada inv.), simula la ganancia de bucle abierto Aol del opamp únicamente.

  • La ganancia del bucle es simplemente T(s)=V(node2)/V(node1) . Por supuesto, la frecuencia debe barrer sobre el rango deseado (análisis ac).

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Estoy muy confundido acerca de dónde guardar qué y dónde aplicar la fuente de voltaje, varias fuentes diferentes me dicen cosas diferentes. Arriba dice que lo mantenga igual pero inserte una fuente de voltaje entre la salida y la red de retroalimentación, pero una publicación anterior dice que implemente un método mucho más complicado.
Estoy buscando trazar la ganancia de bucle abierto y el inverso del factor de retroalimentación para permitirme analizar la estabilidad del amplificador de transimpedancia al observar la diferencia en las pendientes en su respuesta de frecuencia en su intersección.
Para la simulación, se puede utilizar el método que se muestra en la figura anterior. Para mediciones reales, esto NO es posible y se debe usar un arreglo de retroalimentación algo más complicado. Para los análisis de estabilidad, NO es necesario trazar la ganancia de los amplificadores operacionales y el factor de retroalimentación inversa por separado. Puede, desde el principio, trazar la ganancia de bucle de todo el bucle (en condiciones abiertas) porque el criterio de estabilidad se aplica solo a esta ganancia del bucle abierto.
@ConfusedCheese El método descrito por LvW es una versión simplificada de un método bien conocido para encontrar la ganancia de bucle desarrollado por Middlebrook y descrito en este documento . La simplificación funciona cuando conecta la fuente de voltaje (V1 en el esquema anterior) a un nodo de baja impedancia, como la salida de un amplificador operacional. En el caso más general, el método requiere dos inyecciones, una de tensión y otra de corriente.
Sí - Massimo Ortolano, tienes razón. Es una versión especial del método de Middlebrook. En este caso (nodo de baja impedancia en la salida del opamp) no es necesaria una inyección de corriente. Pero nuevamente: funciona solo para simulación (debido a la fuente de voltaje flotante).
Ganancia de bucle abierto del amplificador operacional - LT6015
RespuestasAquíPolítica de privacidad1y, 0v