대역폭 조정이 가능한이 반전 opamp 회로는 어떻게 작동합니까?


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교과서 저자는 악당이거나 단순한 연산 증폭기 회로를 이해하기위한 전제 조건이 없습니다. 기본 인 버팅 앰프의 작동 방식을 이해하고 내부 RC 회로 (밀러 C)로 인해 게인이 어떻게 떨어지는 지 알 수 있습니다.

아래 회로에서 이해하지 못하는 것은 저항 의 값이 어떻게 R대역폭을 변경 하는지 입니다. 이득 대역폭 곱은 일반적으로 일정하기 때문에이 회로는 이득을 건드리지 않고 대역폭을 조작하는 데 매우 영리해야합니다. 교과서 설명의 전체 스냅 샷을 첨부하고 있습니다. 대역폭은 따라 다르며 R방정식을 제공하지만 방법과 이유는 설명하지 않습니다. 이것이 어떻게 작동하는지 이해하도록 도와주세요.

교과서 1

교과서 2


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커패시터가 없으면 의미가 없으며 일반적으로 회로를 설계하지 않습니다. 그것은 당신이 말한대로 할 수 있지만, 연산 증폭기가 할 수있는 일의 한계를 비정상적으로 왜곡시키고 있습니다. 커패시터가없는 R을 기반으로 한 조정 가능한 LPF 인 R과 관련이 있다고 생각합니다.
Sparky256

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Sparky256-동의하지 않습니다. 표시된 회로 수정은 입력 보상 방법 중 하나입니다. 저항 (R)은 폐 루프 이득에 영향을 미치지 않지만 LOOP GAIN (및 폐 루프 이득의 대역폭)을 낮춘다. 결과적으로 안정성 마진이 향상되고 단일 게인 값에 대해 단일 게인 보상이 아닌 opamp를 사용할 수 있습니다.
LvW

정확성을 위해 rsadhvika : ishank의 답변에 대한 첫 번째 의견이 잘못되었습니다! 그의 대답과 당신의 의견에서 당신은 피드백 신호의 영향을 잊어 버렸습니다 (R로 인해 감소합니다).
LvW

'노이즈 게인'의 개념을 읽으십시오 (비 반전 핀을 운전하면 실제로 발생하는 게인입니다).이 게인은 GBP 단위의 게인이므로 노이즈 게인은 회로는 ~ 21 (1 + 100k / ~ 5k)에서 ~ 1000 (1 + 100k / ~ 100)까지 다양합니다.
Dan Mills

답변:


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저자는 대역폭이 R에 따라 다르지만 이득은 그렇지 않다고 말하는 것이 맞습니다.
이 결과는 opamp의 반전 터미널에서 Thevenin 동등 물을 얻기 위해 R과 R과 병렬 인 전압 소스를 R 자체와 결합하면 쉽게 이해할 수 있습니다.
Thevenin 동등 물은 V t h = V i n ( R 1 | | R )

Rth=R1||R
그리고 이득에 대한 식은 Av=Vo
Vth=Vin(R1||R)R1
독립 R
Av=VoVi=RfR1

OP가 올바르게 지적했듯이 증폭기의 게인 대역폭 곱은 피드백의 범위에 관계없이 일정하게 유지됩니다. 이에 대한 자세한 내용은 여기여기를 참조하십시오 .
트릭은 피드백 증폭기 (인 버팅 증폭기)에 대한 입력이 Vin이 아니라 Vth라는 것입니다.
따라서 R이 증가하면 이득이 V o 이므로 이득이 감소합니다 (분모가 증가 함). 및 GBW는 일정하게 유지되므로 대역폭을 늘려야합니다.

VoVth=RfR1||R

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나는 그것을 얻는다 생각한다! 인해 opamp는 반전 입력에서 V t h 의 입력 전압이 감소한 것을 볼 수 있습니다. ( V t h < V i n아르 자형VhVh<V나는 ) GBW는 이득 나타냅니다.V영형Vh이득이 아닌 V영형V나는

Ishank Juneja 대역폭이 증가하고 있습니까? 입력 오류? 반대로, 저항을 추가하면 루프 게인이 감소하고 물론 폐쇄 루프 대역폭도 감소합니다.
LvW

Vrs는 표준 반전 증폭기가 보는 것이지 Vi가 아니라
@rsadhvika이므로

주어진 반전 증폭기 구성의 경우 @LvW, 루프 이득은 1 / 게인에 비례하므로 결과입니다.
ijuneja

Ishank Juneja-죄송합니다. 사실이 아닙니다. 루프 게인과 폐쇄 루프 게인 간의 직접 연결을 취소하려면 회로 수정의 이점이 있습니다. 내가 언급했듯이-안정성 이유로 인해 작은 루프 이득을 가질 수 있으며 동시에 매우 작은 폐쇄 루프 이득 (유니티 이득)을 가질 수 있습니다. 저항 R을 추가하면 루프-루프 게인의 대역폭이 감소합니다 (루프 게인 감소로 인해).
LvW

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직관적 인 답변

R은 입력과 피드백을 모두 0V로 감쇠시키기 때문에 내부 트랜지스터는 출력 신호 전압을 공급하기 위해 더 많은 내부 이득을 사용해야하므로 Vin (-)에 대한 입력 전류가 취소되고 가상 접지로 유지됩니다. 즉 Vin / Rin = Vout / Rf입니다.

따라서 Rin to R gnd로 Vin to Vin (-)을 감쇠하는 것은 외부 DC 루프 게인에 영향을 미치지 않지만 연산 증폭기 트랜지스터는 출력을 맞추기 위해 더 많은 내부 게인을 사용해야하지만 고정 GBW로 인해 BW를 희생해야합니다.

감쇠 된 새로운 GBW 제품까지의 외부 "DC"루프 게인 ... TY @LvW


Av=RfR1

V0VVinVVthVin(Rf/R1)

Tony- "외부 루프 게인"이 영향을받지 않는다고 말합니까? 반대로 루프 게인을 줄이고 폐쇄 루프 시스템의 안정성을 향상시키는 것이이 수정 (추가 R)의 주요 목적이라고 생각합니다. 피드 락 팩터와 루프 게인은 (R1 || R) / [(R1 || R) + Rf]
LvW

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연산 증폭기 입력 단자 사이에 저항 R이있는 회로 수정은 폐쇄 된 lopp 이득 (입력 보상)의 안정성 마진을 향상시키는 데 널리 사용되는 방법입니다.

이상적인 연산 증폭기 (매우 큰 개방 루프 이득)의 경우 저항 R은 폐쇄 루프 이득에 영향을 미치지 않지만 LOOP GAIN (및 폐쇄 루프 이득의 대역폭)을 낮 춥니 다.

결과적으로 안정성 마진이 향상되고 단일 루프 보상 이득 값이 1 인 낮은 루프 루프 이득 값을 필요로하는 애플리케이션에 대해 단일 이득 보상이 아닌 연산 증폭기도 사용할 수 있습니다.

직관적 인 설명 (영향을받지 않는 폐쇄 루프 이득) : 개방 루프 이득 Aol이 무한대라고 가정하면 폐쇄 루프 이득은 Acl = -Hf / Hr 입니다.

Vout = 0에 대한 순방향 계수 Hf = Vn / Vin (Vn : "-"opamp 단자의 전압) 및

피드백 계수 (반환) Hr = Vn / Vout Vin = .

추가 저항 R이 동일한 방식으로 두 요소를 모두 낮추어 "R"의 값이 Hf / Hr 비율로 상쇄됨을 쉽게 알 수 있습니다.

계산:

앞으로 요인 : Hf = (Rf || R) / [(Rf || R) + R1]

피드백 요인 : Hr = (R1 || R) / [(R1 || R) + Rf]

비율의 평가 (및 일부 수학적 조작) 후 Acl = -Hf / HrAcl = -Rf / R1에 도달합니다. 합니다 (R이 ).

그러나 R을 변경하여 루프 게인 (안정성 특성에 필수적인)을 필요한만큼 낮게 만들 수 있습니다.

루프 이득 LG = -Hr * Aol (Aol : opamp의 개방 루프 이득)


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이 유형의 보상은 노이즈 게인을 증가 시킨다는 것을 언급 할 가치가 있습니다.
Mike

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마이크-네 맞습니다. 이 효과는 일반적으로 다른 성능 매개 변수에 부정적인 영향을주지 않으면 서 한 성능 매개 변수를 개선 할 수 없음을 다시 나타냅니다. 그러므로, 각각의 좋은 디자인은 상충되는 효과 사이의 상충 관계입니다.
LvW

게인 정확도는 어떻습니까?
analogsystemsrf

나는 opamp의 유한 한 개 루프 게인이 대략 무한대로 설정 될 수있는 한, 수동 부품의 공차에 의해 이득 정확도가 항상 결정된다고 생각한다.
LvW

@LvW 나는 지금 그것을 얻는 느낌. 순방향 및 피드백 요소를 정의하기 위해 중첩을 사용하고 있으며 폐쇄 루프 게인 및 루프 게인에 대한 표현이 정말 깔끔합니다! 감사합니다 :)
AgentS
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