Pregunta sobre la conexión en cascada de un Op Amp a la frecuencia deseada

Question

Así que tengo una práctica de laboratorio con las instrucciones

"Demuestre un circuito de amplificador operacional que puede consistir en uno o dos op amps con una ganancia de X (±10%) y una frecuencia de -3dB superior a Y kHz. El signo de la ganancia puede ser + o -. "

Entiendo el funcionamiento y la construcción de un amplificador y de hecho es la segunda vez que hago este laboratorio ya que la primera vez la fastidié. La primera vez me pidieron que diseñara un amplificador con una ganancia de 80 con una frecuencia de alrededor de 1kHz. Para ello utilicé un circuito similar al que se muestra a continuación. Obviamente mis valores de las resistencias eran diferentes porque requería una ganancia diferente.

Según tengo entendido, dependiendo del signo de la ganancia dicta si usé la ecuación no inversora (-R2/R1) o la inversora (1+R2/R1). Usando estas ecuaciones y la ganancia deseada puedo elegir los valores de las resistencias que den mi ganancia deseada. También entiendo que si la ganancia deseada es lo suficientemente alta tendré que conectar en cascada los op amps. Lo que me confunde es diseñar alrededor de la frecuencia de -3dB deseada. Supongo que me gustaría que alguien me explicara dónde entra en juego la frecuencia de -3dB en el diseño de un circuito de amplificadores operacionales.

Answer 1

Lo que me confunde es el diseño en torno a la frecuencia -3dB deseada

Creo que la pregunta trata de poner a prueba tu comprensión de la ganancia en bucle abierto para un op-amp y cómo cambia el punto 3dB a medida que bajas la ganancia con resistencias de retroalimentación. Por ejemplo: -

En el ejemplo anterior, las resistencias de realimentación y de entrada se eligen de forma que la ganancia de "bucle cerrado" en CC sea de 20 dB (un valor de ganancia de número real de 10). A este nivel de amplificación se puede ver que el op-amp se quedará sin vapor a una frecuencia de unos 50 kHz. Este es el punto aproximado de 3 dB (punto de media potencia). Si elegimos una ganancia de bucle cerrado de 55 dB (G = 560), el punto de 3 dB sería mucho más bajo a 1 kHz.

Como nota aparte, esto introduce el concepto de que el amplificador óptico tiene un valor numérico fijo (bueno, bastante fijo) de ganancia x ancho de banda, a menudo llamado GBWP o producto de ganancia-ancho de banda. G = 10 y BW = 50 kHz es bastante parecido a G = 560 y un BW de 1 kHz. Estoy seguro de que con una mejor imagen de la ganancia en bucle abierto sería numéricamente bastante cerca en ambos escenarios.

Así, con dos op-amps en cascada, el mejor punto de 3 dB (el más alto) que se puede obtener es cuando ambos tienen la misma ganancia porque, si uno tuviera una ganancia mucho menor que el otro, el dispositivo que funciona con la ganancia más alta dictaría el punto de 3 dB y éste será inevitablemente más bajo que si ambas ganancias (y ambos op-amps) son iguales.