Nota de aplicación 4295
Resumen: ". Big Band" La música popular de hace varias décadas, requiere de muchos instrumentos, de ahí el nombre Hoy en día, aumentar el ancho de banda es de nuevo un signo de los tiempos. La explosión del uso de Internet, compatible con redes celulares (3G, 4G, LTE y Wi-Fi ®), reproductores de música y cámaras de vídeo digital ha ampliado las expectativas de los consumidores de ancho de banda. Estamos en la cúspide de la transferencia de datos al por mayor a todos los dispositivos portátiles. Ancho de banda se ha convertido en rey, y por lo tanto estamos de nuevo en una "era de gran ancho de banda." Así que, ¿por qué hablar de pequeña señal de ancho de banda?
Una versión similar de este artículo apareció en el 08 de abril 2011 tema de Planeta analógica revista. Muchos amplificadores operacionales (amplificadores operacionales) son una especificación de pequeña señal de ancho de banda en sus hojas de datos. (Todos los amplificadores operacionales tienen un "punto dulce" para un mejor ancho de banda, aunque no se menciona en la ficha técnica.) Esta especificación se basa generalmente en una amplitud de la señal se limita a un décimo de voltio, y parece a primera vista principalmente para su uso en la comparación y el de los "derechos de jactancia" con otras compañías de amplificador operacional. Algunas aplicaciones, sin embargo, pueden aprovechar el ancho de banda de pequeña señal, que puede ser muchas veces mayor que el ancho de banda de gran señal de un amplificador operacional. Por ejemplo, el MAX4104 amplificador operacional tiene una pequeña señal de ancho de banda (0,1 V o menos) de 625MHz, y una señal de ancho de banda grande (2V pico a pico) de 11MHz. La mayoría de las aplicaciones hacen uso del ancho de banda de gran señal. Pequeña señal de ancho de banda es alto debido a que el amplificador operacional está funcionando en su lugar de rango medio dulce ( Figura 1 ).Figura 1. Condiciones de la señal determinar el ancho de banda a través de un amplificador operacional. Por lo general, el punto dulce para señales de entrada se encuentra cerca de la mitad de la tensión de alimentación. Elamplificador es más lineal en la región, y la mejor calidad de señal. Amplificadores operacionales tienen una gran ganancia en lazo abierto, y que emplean la retroalimentación negativa para controlar el amplificador por el comercio de esta ganancia de lazo abierto para la estabilidad y linealidad. Como la salida del amplificador sea enfoques barra de alimentación, menos información está disponible, que a su vez, disminuye la capacidad de respuesta para linealizar la respuesta del amplificador. Como respuesta se reduce fuera del punto dulce, disminuye la respuesta de frecuencia y la distorsión aumenta. Amplificadores operacionales que ofrecen "rail-to-rail" operación especial de utilizar las configuraciones de circuito para minimizar la distorsión cerca de los rieles de poder, pero una lectura atenta de la hoja de datos de un típico "rail-to-rail" resultado muestra que la corriente de salida disminuye a cero en los rieles. amps op modernos se fabrican con procesos en los que los transistores individuales han multi-gigahertz de banda. Un amplificador operacional, sin embargo, se compone de decenas o cientos de transistores, resistencias y condensadores, y el efecto neto de que la estructura del circuito es el de reducir el total de ancho de banda, a menudo en un orden de magnitud o más. Entre los efectos de esta reducción de ancho de banda son naturales de fase y amplitud de los errores causados por la capacitancia parásita entre etapas y la resistencia . La reducción de ancho de banda de los límites de la velocidad de subida, y es sensible a la amplitud como sería de esperar. Por lo tanto, las señales de pequeños anchos de banda mayores que las señales de gran tamaño. Algunas aplicaciones, sin embargo, puede utilizar el ancho de banda de pequeña señal. En una aplicación-un ejemplo de impedancia convertidor para un sensor de un mando a distancia de pequeña señal conduce un relativamente largo cable . Requisitos del sistema pueden incluir la amplificación hasta una décima de voltio, y la capacidad para conducir o coaxial 50Ω 75Ω. El primer amplificador en el sistema general, establece la relación señal-ruido . Es evidente que el ancho de banda y la relación señal-ruido están unidos. Por lo tanto, utilizando el ancho de banda de pequeña señal, limitando la amplitud de la señal puede permitir el uso de un amplificador operacional menos costoso que consume menos energía, suministro de corriente.
Aprovechando las características de frecuencia del amplificador operacional
A pesar de la limitación de ancho de banda resta el rendimiento de un amplificador operacional, se puede aprovechar el ancho de banda limitante para obtener el máximo de un amplificador operacional de bajo costo. Por ejemplo, ¿qué pasa si usted necesita limitar el ancho de banda de la señal con un filtro de paso bajo 1MHz simple? Para aplicaciones no críticas, se puede utilizar un amplificador operacional bajo costo como el MAX4245 ( figura 2a ). Para un filtro de paso bajo 3 MHz, se puede utilizar un MAX4330 ( Figura 2b ). Para aplicaciones más críticas, un filtro activo Sallen-Key que controla con precisión la frecuencia de corte y la pendiente es más apropiado. Figura 2. Estos circuitos de bajo costo operar con amplificadores operacionales porque deliberadamente limitar el ancho de banda de la señal de 1MHz (a), y 3 MHz (b). El ancho de banda de paso bajo se puede combinar con otras funciones para reducir el costo del sistema. Un rectificador de precisión de "diodos perfecto", por ejemplo, puede suavizar los bordes de una señal mediante la reducción del ancho de banda de la señal. (A "diodo perfecto" es un amplificador operacional con un diodo en el circuito de retroalimentación, que produce una respuesta del diodo sin la habitual visión de la caída de tensión. Ver Figura 3 ). Figura 3. Diodos en el camino de realimentación permiten este circuito amplificador para realizar rectificación de onda completa sin la pérdida asociada con visión de caídas de tensión en los diodos. Un circuito que convierte la diferencia de una sola terminal al tiempo que reduce las señales de ruido de alta frecuencia también puede funcionar con un amplificador operacional de bajo costo. Y como otro ejemplo, se puede construir uncomparador con histéresis (un disparador Schmitt), que hace caso omiso de ruido de alta frecuencia en la tensión de umbral ( Figura 4 ). El ruido por debajo del umbral se ignora, y los comentarios positivos cierres el estado de salida hasta el umbral de lo contrario se excede. La salida es la velocidad de respuesta limitada por la respuesta del amplificador operacional. Figura 4. El ancho de banda modesto de este amplificador operacional bajo costo permite que el circuito Schmitt-trigger hacer caso omiso de ruido de alta frecuencia. amperios lento op suelen ser de bajo costo, y pueden reducir los costes del sistema mediante la combinación de las funciones que se aprovechan de la respuesta de frecuencia nativa del amplificador operacional. Circuitos de polarización y de referencia para fuentes de alimentación pueden tomar ventaja de las características de paso bajo para separar el ruido y la producción de energía limpia. Amplificadores operacionales se pueden aislar los circuitos de otros circuitos y actúan como filtros de paso bajo. En la Figura 5 , por ejemplo, amplificador seguidores de voltaje permiten una tensión de referencia único para ser compartido por un convertidor de analógico a digital ( ADC ), un convertidor de digital a analógico ( DAC ), y otros circuitos. Impedancia de los seguidores de entrada de alta y baja impedancia de salida sirven para aislar los distintos circuitos entre sí. Este aislamiento reduce el efecto de la longitud de traza en el circuito , y evita la interferencia entre los circuitos. Debido a la salida de tensión de referencia se espera que sea un único valor de DC, los amplificadores operacionales de bajo ancho de banda de mejorar su calidad, al actuar como filtros de paso bajo. Figura 5. Estos amplificadores operacionales barato distribuir un voltaje de referencia único para varios circuitos, mientras que su ancho de banda bajo sirve como un filtro de ruido de bienvenida. Estamos en medio de una explosión en las comunicaciones, en la que los consumidores han llegado a esperar de alta velocidad de redes de comunicación a ser ampliamente disponible. En los EE.UU., las agencias gubernamentales han comenzado a considerar universal debanda ancha de disponibilidad, que es similar a los mandatos de la infraestructura del gobierno en el siglo 20. Esta infraestructura de electrificación rural, el servicio telefónico universal, y el sistema de autopistas interestatales, ha mejorado considerablemente nuestro nivel de vida. Cuando pensamos en más y más ancho de banda de la comunicación, también debe pensar en todos los sistemas que controlan el ancho de banda. Circuitos de ecualización, selección de canales, el control automático de ganancia y frecuencia ( AGC y AFC), y muchos otros requieren más lento, de baja frecuencia de control. Incluso en esta era de la venda grande, ancho de banda bajo amplificadores operacionales tienen un lugar establecido. Referencias
- Nota de Aplicación 656, " Diseño de compensaciones para los amplificadores operacionales de una sola fuente . "
- Nota de aplicación 4287, " La reconstrucción de vídeo analógico con la familia de vídeo Maxim filtro . "
- Nota de aplicación 4345, " bien fundamentada, es analógico digital . "
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