¿Cuál es la importancia de las resistencias 50Ω50Ω50\Omega en este circuito de amplificador operacional de RF?

De la nota de aplicación de TI Amplificadores de RF e IF con amplificadores operacionales :

esquema: amplificador de RF de banda ancha

La fuente dice: "El condensador de 39 pF proporciona picos para compensar algunas caídas de alta frecuencia, pero se puede lograr un mejor rendimiento de IP3 quitándolo y viviendo con la caída". Solo considerémoslo dejado.

¿Qué función cumplen las resistencias entre las dos etapas del amplificador operacional? La elección de 50 Ω me hace pensar en las líneas de transmisión, pero este amplificador tiene un ancho de banda útil de hasta alrededor de 300 MHz, por lo que la longitud de onda es del orden de 1 metro, significativamente más que la distancia entre las etapas (es un paquete de amplificador operacional dual), por lo que cualquier reflejo aquí sería lo suficientemente rápido como para ser insignificante.

Además, la entrada y la salida terminan cada una con 50 Ω resistencias Aquí es razonable suponer que el cable conectado es lo suficientemente largo para ser considerado una línea de transmisión, y estas resistencias proporcionan terminación para esa línea. Pero, ¿por qué terminar en ambos extremos? Suponiendo que otros circuitos estén haciendo lo mismo (terminando la entrada y la salida), ¿no servirá esto para reducir el voltaje a la mitad? Esto parece ser bastante contraproducente para un amplificador; ¿Cuál es la ventaja?

Creo que es para minimizar/detener los reflejos. Cualquier discontinuidad de la impedancia característica provocará un reflejo que distorsionará su señal dependiendo de qué tan "malo" sea el reflejo. Al agregarlos a ambos extremos, tiene una impedancia constante de 50 ohmios (porque la impedancia característica en el medio es 50) en cada punto y, por lo tanto, no hay reflejos. Esa es mi conjetura aquí, porque parece tener algún sentido para mí. También es por eso que este es un comentario y no una respuesta. Esperaré a que aparezcan los grandes jajaja
Según el documento vinculado, "El aislamiento se logra mediante el uso de resistencias de terminación entre etapas". Pero exactamente lo que están aislando de lo que no es inmediatamente obvio para mí.
Me he encontrado con esta nota de aplicación antes. Si no me equivoco, la figura de ruido (12dB por etapa) también es contraproducente para este tipo de aplicaciones, lo que me lleva a cuestionar el tema central del documento.

Respuestas (2)

Creo que está confundiendo una línea aérea y de transmisión cuando menciona una longitud de onda del orden de 1 metro: la ecuación de la línea de transmisión es esencialmente independiente de la frecuencia (y, por lo tanto, de la longitud de onda).

Tienes razón al pensar en términos de líneas de transmisión. La otra cosa a tener en cuenta es que este amplificador operacional es un amplificador de retroalimentación de corriente (y no el amplificador de retroalimentación de voltaje 'normal').

{ver http://en.wikipedia.org/wiki/Current-feedback_operational_amplifier }

Los 49,9 ohmios que terminan la primera salida del amplificador operacional establecen su impedancia de salida en 50 ohmios (nominal). La segunda resistencia de 49,9 ohmios termina lo que en realidad es una línea de transmisión no resonante de 50 ohmios y produce un circuito de sintonía plana . El resultado de esta terminación es reducir la ganancia de la primera etapa a la mitad, lo que parece bastante extraño pero es necesario para mantener la afinación plana de la etapa.

ingrese la descripción de la imagen aquí

Volviendo al capacitor de 39pf. Aumenta la señal en el extremo de alta frecuencia y compensa la caída de la ganancia, pero no coincidirá con la terminación, lo que provocará cierta reflexión a alta frecuencia.

El circuito está diseñado para encajar directamente en un sistema de línea de transmisión de sistema de 50 ohmios.

El comentario de Phil sobre la longitud de onda me parece perfectamente válido. El autor del artículo vinculado muestra el mismo circuito para un amplificador IF de 10,7 MHz para un receptor de transmisión de FM. La idea de que la conexión entre los dos amplificadores operacionales en el mismo paquete debe tratarse como una línea de transmisión a 10,7 MHz es un poco exagerada, y ¿por qué 50 Ω de todos modos?
@ MikeJ-UK La longitud de onda no es importante en este diseño, ya que el ancho de banda del amplificador operacional limita las frecuencias utilizables superiores, lo que da como resultado una línea de transmisión corta y no resonante (carga de terminación dominante). La primera resonancia ocurre en un cuarto de longitud de onda. El diseñador del circuito original decidió en algún momento mantener todo a 50 ohmios, probablemente para ayudar a probar los circuitos. Aparte del diseño de PCB que usa una tira de 50 ohmios, no hay ninguna razón por la que no se hayan podido usar otros valores. El circuito de 10,7 MHz muestra esto mediante el uso de resistencias de 332 ohmios para igualar la impedancia del filtro SAW.
Mi punto es que si la distancia entre los pines 1 y 5 no es lo suficientemente grande como para justificar la consideración como una línea de transmisión.
@ MikeJ-UK Entiendo tu punto, pero solo estoy respondiendo a la pregunta. Estoy de acuerdo con usted en que el diseñador del circuito original no trató los dos amplificadores operacionales como si estuvieran en el mismo chip y simplemente tomó un diseño de nota de aplicación 'listo para usar' para un amplificador de '50 ohmios' y los juntó. Sospecho que fue con fines de prueba. Funcionó para que estén felices. No es mi trabajo optimizar el diseño. Sería interesante ver el efecto de eliminar totalmente las resistencias juntas.
Sí, probablemente tengas razón. Pero como no podemos preguntarle al autor, no podemos probar nuestras respuestas, ninguno de nosotros obtiene ningún voto;)
Su conjetura sobre la capacidad de prueba es buena. La figura 1 en el documento muestra la etapa 1 como un circuito independiente. La versión de dos etapas puede haberse construido conectando un cable coaxial de un conector a otro en la placa, en cuyo caso se justifican las resistencias de terminación. Pero, ¿QUÉ tiene que ver eso con el "aislamiento"?
Ignorando el bit entre etapas por ahora, ¿por qué el 50 Ω en entrada y salida? Entiendo que debes hacer uno u otro para evitar reflejos en la línea, pero ¿por qué ambos? ¿Esto desafina el circuito de alguna manera? ¿Por qué mecanismo?
@PhilFrost Al tener entrada y salida a 50 ohmios, puede colocar todo en cualquier lugar en una línea de 50 ohmios. (¿Amplificador de cabecera?) El primero termina la entrada de la línea (finaliza la línea de transmisión 1) y el segundo establece la salida de la impedancia de la fuente de señal (comienzo de la línea 2). En realidad, no son parte de la misma línea de transmisión. Terminar la línea correctamente da una respuesta plana. En el extremo superior, es el amplificador operacional el que comienza a fallar. Hasta entonces, mantiene su ganancia, a diferencia del amplificador operacional de retroalimentación de voltaje en el que está luchando con el producto de ganancia/ancho de banda.
@JImDearden, ¿ por qué da una respuesta plana? ¿Por qué es correcto terminar en ambos extremos ?
Es plano porque la impedancia de la línea de transmisión se calcula como resistencia óhmica pura. [Z = (L/C)^0.5] No hay ninguna fórmula (en primera aproximación) que dependa de la frecuencia. A frecuencias más altas, las pequeñas inductancias y capacitancias parásitas en el circuito y las pérdidas dieléctricas en la línea comienzan a dominar y la ganancia cae. En cuanto a por qué necesita terminación, eche un vistazo a allaboutcircuits.com/vol_2/chpt_14/5.html En una línea de transmisión corta, domina la resistencia de terminación.

Mi suposición es que el circuito no asume que los amplificadores operacionales están en el mismo paquete (a pesar de los números de pin) y asume que las trazas de PCB son 50Ω. La hoja de datos dice: -

No es necesario un entorno de 50 Ω a bordo y, de hecho, un entorno de mayor impedancia mejora la distorsión, como se muestra en los gráficos de distorsión versus carga. Con una impedancia de seguimiento de placa característica basada en el material de la placa y las dimensiones de seguimiento, se utiliza una resistencia en serie coincidente en el seguimiento desde la salida del THS320x, así como una resistencia de derivación de terminación en la entrada del dispositivo de destino.

Todavía me pregunto por qué se necesita una resistencia en ambos extremos. Según tengo entendido, solo necesita estar en cualquier extremo (y cualquiera servirá) para eliminar los reflejos y las ondas estacionarias, entonces, ¿por qué ambos?
¿Cuál es la importancia de las resistencias 50Ω50Ω50\Omega en este circuito de amplificador operacional de RF?
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