OpAmp OP37 - warum mehrere GBPs?

Moin,

nachdem ich meinte verstanden zu haben, was das Gain Bandwidth Product beim OpAmp bedeutet, stieß ich im Datenblatt des OP37 auf zwei verschiedene GBPs: 63 (typ) bei F0 (0 tiefgestellt) 10 kHz, 40 bei F0 1MHz. Was bedeutet das F0 bei dieser Angabe. Hat das was damit zu tun, dass man den OP37 über einen externen Kondensator frequenzkompensieren kann (also F0 selbst bestimmt)? Falls ja, wie wird dieser externe Kondensator dimensioniert? Formlen dafür hab ich bisher vergeblich gesucht…

Gruß

KH

Hallo KH,

nachdem ich meinte verstanden zu haben, was das Gain Bandwidth
Product beim OpAmp bedeutet, stieß ich im Datenblatt des OP37
auf zwei verschiedene GBPs: 63 (typ) bei F0 (0 tiefgestellt)
10 kHz, 40 bei F0 1MHz. Was bedeutet das F0 bei dieser Angabe.
Hat das was damit zu tun, dass man den OP37 über einen
externen Kondensator frequenzkompensieren kann (also F0 selbst
bestimmt)? Falls ja, wie wird dieser externe Kondensator
dimensioniert? Formlen dafür hab ich bisher vergeblich
gesucht…

Tja, da gibt es unterschiedliche Möglichkeiten, was man da für Schaltungen verwendet. Entsprechend sieht auch die Berechnung der Filter unterschiedlich aus.
http://www.haggenmiller.name/resources/op01a.pdf
Absatz O.3.3.2
(Vielleicht solltest du das Ganze O.3.3. durchlesen?)

Hier:
http://www.analog.com/static/imported-files/data_she…
Schau die mal die Schaltung auf Seite 9, TPC 28 an.

MfG Peter(TOO)

nachdem ich meinte verstanden zu haben, was das Gain Bandwidth Product beim OpAmp bedeutet, stieß ich im Datenblatt des OP37 auf zwei verschiedene GBPs: 63 (typ) bei F0 (0 tiefgestellt) 10 kHz, 40 bei F0 1MHz. Was bedeutet das F0 bei dieser Angabe.
Hat das was damit zu tun, dass man den OP37 über einen externen Kondensator frequenzkompensieren kann (also F0 selbst bestimmt)?

Bezug: Datenblatt OP37 Rev. B (Analog Devices, 2002)

Hallo Karlheinz,

bei vielen Operationsverstärkern wird die Schwingneigung hauptsächlich durch einen einzelnen Kondensator unterdrückt. (Der Kondensator ist der Hauptunterschied zum Komparator)

Die Leerlaufverstärkung entspricht dann einem Tiefpass 1. Ordnung. Hier gilt oberhalb der Grenzfrequenz:
Verstärkung * Frequenz = konstant.
Dieses Produkt wird meistens als „Gain Bandwidth Product“ oder Transitfrequenz bezeichnet.

Beim OP37 haben die Entwickler bei der Fa. Precision Monolithics aber keinen Tiefpass 1. Ordnung verwendet, sondern eine aufwändigere Schaltung (C1, C3 und C4 im Datenblatt-Schaltbild). Ziel ist, bei tieferen Frequenzen eine höhere Verstärkung zu erreichen als mit einem einfachen Tiefpass.

Typical Performance Characteristic (TPC) 18 zeigt, dass der Phasengang extra „hochgebogen“ wurde, so wird die Phasenreserve größer und die Schwingneigung reduziert.

TPC 16 zeigt, die Transitfrequenz (GBW) bei 0 dB beträtgt etwa 20 MHz.
Bei 1 MHz beträgt die Verstärkung etwas über 30 dB, das entspricht Faktor 35, GBW ist demnach 35 MHz (+ 20 dB entspricht Faktor = 10)
Bei 10 kHz zeigt TPC 16 geschätzte 74 dB, also Faktor 5.000, d. h. GBW = 50 MHz.

Dass im Tabellenteil etwas höhere Werte angegeben werden, liegt vielleicht daran, dass die Daten von unterschiedlichen Personen oder aus unterschiedlichen Produktionsständen stammen oder der Tabellenteil ist vom Marketing „aufgehübscht“ worden. Der Garantiewert GBW (f = 10 kHz) > 45 MHz wird ja auch im Diagramm erfüllt.

Bernhard

Danke für die Erklärungen. Ich muss noch hinzufügen, dass ich in punkto „externe Frequenzkompensation“ zwei Ops durcheinandergebracht habe: die Frage nach den verschiedenen GBPs für unterschiedliche Fo bezog sich in der Tat auf den OP37, der aber nicht extern frequenzkompensiert werden muss (bzw. kann) und ab closed loop gains von >10 sowieso stabil ist (schade dass dieser OP nicht mehr hergestellt wird…). Für gains

Die Frage nach der Dimensionierung des externen Kondensators für die Frequenzkompensation bezieht sich auf den NE5534. Hier sind zwar im Datenblatt einige Beispiele (Cc 22 und 47 pF)angegeben, eine Formel zur Berechnung des Cc habe ich aber trotz langer Web-Recherche nirgends finden können…
Ärgerlich, wenn man den 5534 als Buffer einsetzen möchte

Je kleiner die Kapazität, desto schneller wird die Schaltung und desto höher wird das Überschwingen. Bei größerer Kapazität sinkt die obere Grenzfrequenz, dafür steigt die Stabilität.

Bei Verstärkung = 1 muss der Cc mindestens 22 pF betragen, damit die Schaltung nicht schwingt. Vermutlich ist dann noch ein deutliches Überschwingen am Ausgang zu beobachten, wenn das Eingangssignal einen Sprung macht.

Bei höherer Verstärkung wird die Schwingneigung geringer und die Kapazität kann verringert werden.

Die Gesamt-Kapazität kann man linear mit der Verstärkung reduzieren. Eingebaut sind 12 pF (zeigt das Datenblatt von Texas Instruments).

Mit Cges = Cext + Cint:

Bei v = 1 benötigt man mindestens Cext = 22 pF und Cint = 12 pF --> Cges = 34 pF.

Bei v = 2 benötigt man Cges > 34 pF / 2 = 17 pF. --> Cext > Cges - Cint = 17 pF - 12 pF = 5 pF

In der Regel wählt man etwas höhere Kapazitäten, damit die Schaltung sehr stabil arbeitet.

Bernhard

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Bei v = 1 benötigt man mindestens Cext = 22 pF und Cint = 12
pF --> Cges = 34 pF.

Mithin sollte man mit den im Datenblatt angegebenen 47 pF unter allen Betriebsbedingungen auf der sicheren Seite sein. Danke!

Gruß

KH

Bei v = 1 benötigt man mindestens Cext = 22 pF und Cint = 12 pF --> Cges = 34 pF.

Mithin sollte man mit den im Datenblatt angegebenen 47 pF unter allen Betriebsbedingungen auf der sicheren Seite sein.

Ja, sogar wenn die Lastkapazität über 100 pF steigt.

Gruß Bernhard