Longitud máxima del cable para un Opamp dado

¿Cómo se puede determinar la longitud máxima del cable que puede conducir un Opamp sin volverse inestable? Lo que me lleva a esta pregunta es que la impedancia de un cable cambia con la frecuencia. Es decir, un cable puede verse capacitivo y/o inductivo sobre frecuencia. ¿Cuál es el procedimiento y qué parámetros son importantes para mirar en la hoja de datos de un amplificador? El cable NO tiene una impedancia igualada. El extremo del cable termina en alta impedancia de entrada.

Vea la siguiente simulación LTSpice de un cable coaxial de 5 m de largo:ingrese la descripción de la imagen aquí

Se puede ver que en el primer gráfico que la fase alterna entre -90 (capacitiva) y +90 (Inductiva)

Pruebe la sección sobre carga capacitiva de la salida. Si la hoja de datos no lo cubre, elija un amplificador operacional que tenga una hoja de datos que lo cubra. Un cable normal nunca parecerá ser netamente inductivo.
Tienes razón. Pero eche un vistazo a mi edición en la primera publicación, por favor. A frecuencias más altas, cambia. Por eso me preguntaba. Pero más teórico, además de mirar si la hoja de datos especifica dicha información, ¿cuáles son los parámetros a mirar?
Pruebe la sección sobre carga capacitiva de la salida. Intente poner un fondo blanco en las parcelas.
A menos que tenga un cable muy, muy largo y un amplificador de muy, muy alta frecuencia, como VHF/microondas, el cable nunca será lo suficientemente largo para parecer inductivo dentro del ancho de banda de amplificación del amplificador. Ponga algunos números en su pregunta, por lo que 1 metro o 1 km de cable y un amplificador TL072 o OPA855, para que podamos responder con algo de contexto. Una resistencia en serie pequeña generalmente resolverá cualquier inestabilidad con carga capacitiva, y de todos modos es una buena idea con carga de línea de transmisión, 50 ohmios probablemente sea adecuado para ambos.
Neil: Las simulaciones muestran un cable coaxial RG188 de 5 m de largo. Puedes ver claramente que a partir de 20 MHz, la fase comienza a cambiar entre -90 y +90 grados. ¿Entonces dices que este no es lo suficientemente largo para parecer inductivo?
Solo por curiosidad, ¿cuál es su caso de uso en el que no desea que se termine una línea larga?

Respuestas (2)

Para cables relativamente cortos, la capacitancia se suma con la longitud.

Si trabaja con cables relativamente largos (más largos que la longitud de onda/10), debe terminar correctamente el extremo (es decir, un cable de 75 ohmios necesita una impedancia de terminación de 75 ohmios).

Si no hace eso, obtendrá diferentes impedancias en diferentes longitudes de cable. El cable podría ser, por ejemplo, puramente inductivo a 3 my puramente capacitivo a 2 m.

Necesitaría medir la impedancia de un cable de una longitud determinada.

Entonces no hay un máximo. longitud del cable en su contexto. Solo algunas longitudes que pueden tener una carga capacitiva (demasiado) alta porque tiene una falta de coincidencia en el extremo del cable.

Por cierto: la impedancia del cable no cambia (mucho) con la frecuencia si se termina correctamente. Exceso de longitud o frecuencia si no está debidamente terminado.

¡Gracias Stefan! Dijiste que la impedancia no cambia mucho con la frecuencia, pero ¿por qué veo eso en mis simulaciones como arriba? Ahí cambia mucho..
Porque su cable no está debidamente terminado. Si conectas 50 ohmios al final, desaparecerá.
Edité mi respuesta en consecuencia.
Sé que no está terminado. NO quiero terminarlo. Es por eso que pregunto cómo se hace normalmente para especificar la longitud máxima de un cable para un amplificador. Ejemplo: digamos que a una longitud de 2 m a una frecuencia de 1 Mhz es capacitivo (capacidad máxima que Opamp puede manejar). Sin embargo, a 2,2 m es inductivo. ¿Significa que podría ir por 2,2 m, ya que el Opamp ya no ve ninguna gran capacitancia? ¿Sabes lo que quiero decir?
Sí, este es el camino a seguir. Pero no hay un máximo. longitud, solo un patrón de impedancia repetitivo con período repetitivo lambda / 2.

El cable coaxial terminado es solo una línea de retardo analógico . El retardo es el mismo en todas las frecuencias, por cable ideal. La velocidad de la señal es 1.966E8 metros/segundo (menos que la velocidad de la luz, el multiplicador es 0.666). Esto se utilizó, por ejemplo, en osciloscopios para ver el comienzo de la señal en estudio.demora

Si el extremo del cable no está terminado, se comporta como capacitancia a frecuencias más bajas .

Básicamente, el cable puede no estar terminado de dos maneras.

  1. Carga >> 50 Ohm en este caso el cable actúa como capacitor.
  2. Carga << 50 Ohm (por ejemplo, cortocircuito), entonces el cable se comporta como inductancia.

El retraso del cable de 5 m es de unos 25 ns. (El período de tiempo de una señal de 40 MHz). La capacitancia real del cable sin terminación y la especificación del amplificador operacional en particular determina cuánta capacitancia y en qué circuito puede manejar. Las características de cada tipo de amplificador operacional determinan la longitud máxima permitida de cable sin terminación. Los datos del cable contienen este valor: Capacitancia: 100.7pF/m (RG58U).

La capacitancia máxima se decide por el amplificador operacional dado. Por ejemplo, citando la hoja de datos OPA347 , página 9, en "CARGA Y ESTABILIDAD CAPACITIVAS":

El OPA347 en una configuración de ganancia unitaria puede controlar directamente una carga capacitiva pura de hasta 250pF . El aumento de la ganancia mejora la capacidad del amplificador para impulsar mayores cargas capacitivas (consulte la curva característica Sobreimpulso de señal pequeña frente a carga capacitiva). En configuraciones de ganancia unitaria, el control de carga capacitiva se puede mejorar insertando una resistencia pequeña (10Ω a 20Ω), R S , en serie con la salida [...]

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