Voltaje de entrada diferencial necesario para la máxima velocidad de respuesta en amplificadores operacionales

¿Este efecto depende de algo más que de la etapa de entrada JFET/BJT?

La rotación puede ocurrir en cualquier etapa de un OpAmp, puede ocurrir en la etapa de entrada, la etapa de salida y cualquiera de las etapas intermedias. Ocurre siempre que un capacitor es accionado por una fuente de corriente fija. Para una configuración dada, una etapa establece el límite y determina la velocidad de giro, a menudo esta es, de hecho, la etapa de entrada.

Una etapa de entrada típica consta de un par diferencial con una fuente de corriente de cola. En equilibrio, la corriente de la fuente de corriente de cola se divide por igual y cuando se impulsa con fuerza en el transistor, toma toda la corriente. El voltaje requerido para apagar uno de los transistores (casi) determina el inicio de la oscilación. Es un voltaje fijo para BJT y un voltaje variable para FET.

Si ocurre una rotación en la etapa de salida y la etapa de salida no es simétrica (por ejemplo, clase A), es posible tener diferentes velocidades de rotación para los flancos ascendentes y descendentes.

¿Hay etapas de entrada en las que un voltaje de entrada diferencial aún más bajo conduce a la máxima velocidad de respuesta? ¿Quizás algún tipo de híbrido?

No conozco ningún dispositivo estándar que haga esto, pero ciertamente hay amplificadores operacionales sesgados adaptativamente que aumentan la corriente a través de la etapa de entrada para mejorar el comportamiento de giro.

Incluso si solo hay dos tipos, ¿los diferentes amplificadores operacionales del mismo tipo (por ejemplo, BJT) tienen diferentes niveles?

Los BJT tienen un nivel fijo, a menos que se use la degeneración del emisor y los FET pueden tener diferentes niveles.

Por lo general, sobrecargar la entrada provoca un tiempo más prolongado para salir de la saturación. Tenga en cuenta que la velocidad de respuesta no está estrechamente relacionada con ese tiempo, y algunos amplificadores operacionales pueden holgazanear durante 50 segundos o más antes de decidir salir de la saturación.

Le sugiero que use un amplificador operacional que se especifica para su uso (ab) como el AD8067 . Ese en particular podría no ser adecuado para usted (la ganancia debe ser> = 8 para la estabilidad), pero el tiempo para salir de la saturación está especificado y es razonable (~ 200 ns) con una sobremarcha significativa.

No creo que confiaría en los modelos SPICE para modelar necesariamente la recuperación de saturación con precisión. Podría ser mucho peor de lo que implicaría la simulación, así que verifíquelo mediante pruebas.

No sé si lo siguiente puede ayudar o responder algunas de sus preguntas. Sin embargo,

• La velocidad de respuesta se especifica y mide con la retroalimentación aplicada (normalmente, 100% de retroalimentación con una ganancia unitaria de bucle cerrado); en su publicación, no pude encontrar ninguna mención de comentarios.

• Suponiendo un paso de entrada de 1V, la salida también aumentará a 1V; sin embargo, con un cierto retraso porque la señal de retroalimentación NO llega inmediatamente al inv. entrada pero con un retraso de unos µsegundos.

• Como consecuencia, la primera etapa (amplificador diferencial) será sobrecargada por el paso de entrada y los transistores de entrada saturados se operarán como interruptores.

• Por lo tanto, el capacitor de compensación en la segunda etapa se carga con un voltaje constante hasta que la señal de retroalimentación deja de cargarse porque la etapa de entrada regresa a la operación lineal (equilibrio establecido por retroalimentación).

• Este proceso de carga da como resultado (y determina) las propiedades de rotación del amplificador.

• De lo anterior, podemos deducir que el paso de entrada debe ser lo suficientemente grande como para llevar la primera etapa del amplificador (sin retroalimentación) a la saturación de manera segura.

La velocidad de respuesta suele estar limitada por la unidad de corriente disponible y la capacitancia de salida que ve el controlador, incluidas las conexiones internas.

¿Cuánto voltaje diferencial toma?

Dada una velocidad de subida de x V/us y un tiempo de subida de 0,35/fy un BW de bucle cerrado de GBW/Av para una ganancia de bucle cerrado de Av.

Ahora, ¿cuál es la señal de entrada mínima Vpp para exceder la velocidad de respuesta especificada?

Bueno, eso depende de la frecuencia de entrada y la ganancia, pero normalmente está bien sobrecargado para determinar la velocidad de respuesta nominal y esa velocidad de respuesta está limitada por la corriente y depende de la capacitancia de carga interna y externa.

dV/dt=Ic/C

Si SR=13V/us tip para C=100pF, ¿cuál es Iout max? Ic=1e-10*13e-6 = 1,3 mA

Pero espere, no hay especificaciones para la corriente de salida.

Sin embargo, al usar un punto de oscilación de salida máxima de 50 % Vpp para determinar la resistencia de salida equivalente, obtenemos 220 ohmios capaces de una oscilación de +/7 V adaptada a las pérdidas internas.

Por lo tanto, solo podemos concluir que NO está limitada la corriente de salida, sino algunas etapas internas donde está limitada la corriente.

Diferentes pares diferenciales de entrada producen diferentes rangos lineales de entrada. Y cambiar a FET permite otros grados de libertad (ancho/largo de puerta). El UA715 utiliza la degeneración del emisor bipolar para lograr un establecimiento rápido. Estos son los pares diferenciales de entrada típicos:

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}