¿Qué significa que los amplificadores sean estables solo hasta N ganancia, donde N> unidad?

Para ampliar mi comentario, están hablando de ganancia de bucle cerrado.

Si un amplificador operacional no es estable en ganancia unitaria, tiene que ser estable bajo algunas condiciones, o ¿de qué sirve?

Entonces, si dicen que el amplificador operacional es "ganancia de 3 estable", le están diciendo que este amplificador operacional no es estable de ganancia unitaria, y la ganancia mínima donde es estable es 3.

No soy un experto en esto, todavía estoy aprendiendo, pero en mi búsqueda de una comprensión intuitiva de los amplificadores operacionales, encontré que es muy útil pensar en la ganancia de circuito cerrado como porcentaje de retroalimentación.

La ganancia unitaria es 100% de retroalimentación. En otras palabras, si la salida está desactivada en 10 mV, la señal de error retroalimentada a la entrada inversora es de 10 mV; 100% del error.

Si el amplificador operacional está configurado con una ganancia de 10, digamos con una resistencia de 10k y 1k, entonces la retroalimentación es solo del 10%. Un error de 10 mV solo aplicará 1 mV a la entrada inversora.

No estoy seguro de cuán preciso es, pero creo que los amplificadores operacionales son "nerviosos", lo que significa que para una pequeña entrada quiere producir una gran salida (como una reacción exagerada en la caracterización nerviosa). En consecuencia, son más estables cuando "diluyes" la retroalimentación que les das. Y es probable que el amplificador operacional no esté contento si desea alimentarlo con una entrada grande y esperar que haga un pequeño ajuste en su salida, incluso si eso cumple con la regla de "hacer que sus entradas sean iguales" de un amplificador operacional ideal.

Sin embargo, aumentar la ganancia de bucle cerrado (reducir el porcentaje de retroalimentación) reduce el ancho de banda del amplificador operacional, una década por cada orden de magnitud de ganancia de bucle cerrado, por lo que se debe lograr un equilibrio. Por ejemplo, un amplificador operacional de 10 MHz se reduciría a 1 MHz con una retroalimentación del 10 % (ganancia de circuito cerrado de 10).

Según tengo entendido, todos los amplificadores operacionales son intrínsecamente inestables. La única pregunta es si deja que el fabricante lo compense por usted o si quiere hacerlo usted mismo. Los amplificadores operacionales estables de ganancia unitaria son compensados ​​por el fabricante. Esto los hace fáciles de implementar en muchos circuitos ya que el diseñador no necesita agregar circuitos de compensación. Sin embargo, cierra la posibilidad de elegir una red de compensación (circuito) quizás más adecuada para la aplicación específica. Así que es una elección de diseño.

Lo único que importa es LOOP GAIN Ao*B. Esa es la ganancia alrededor del bucle completo que consta del dispositivo activo (ganancia Ao) y el circuito de retroalimentación (factor B). El criterio de estabilidad clásico se aplica a esta ganancia de bucle y requerimos que (a) la fase de la ganancia de bucle ya esté más allá de -360 grados si la magnitud de ganancia de bucle alcanza 0 dB o (b) la magnitud de ganancia de bucle es menor que 0 dB a esa frecuencia donde la fase de ganancia del bucle cruza la línea de -360 grados (0 grados). Tenga en cuenta que los -360 grados mencionados contienen la inversión de fase de -180 grados introducida por el terminal opamp inversor para retroalimentación negativa.

Ahora, debido a que una ganancia de bucle cerrado más grande requiere un factor de retroalimentación B más pequeño (si se compara con la ganancia unitaria), la ganancia de bucle correspondiente Ao*B es más pequeña. De acuerdo con la teoría de la retroalimentación, menos retroalimentación da menos ancho de banda, lo que significa que el cambio de fase introducido por el opamp también es menor. Por lo tanto, la estabilidad mejora en cualquier caso; sin embargo, en algunos casos es incluso necesario usar menos retroalimentación (mayor ganancia de bucle cerrado) porque una mayor retroalimentación conduce a la inestabilidad (violación del criterio de estabilidad anterior).