Operationsverstärker - Die Spezifikationen für die Einheitsverstärkung sind angegeben. Wie wählt man eine andere Verstärkung?

Die Open-Loop-Verstärkung ist die Zeile „Spannungsverstärkung“ im obigen Datenblatt. Es spezifiziert mindestens 15 oder 25 V/mV (abhängig von der Temperatur) und typischerweise 200 V/mV bei Raumtemperatur. Nennen wir das 100 V/mV, um die Summen einfacher zu machen, aber denken Sie daran, dass es schlimmer sein könnte.

Die GBW ist typisch 3 MHz (es könnte also schlimmer sein, um einen unbestimmten Betrag schlimmer!). Das bedeutet, dass Sie eine Open-Loop-Verstärkung von Eins bei 3 MHz, x10 bei 300 kHz, x100 bei 30 kHz usw. erwarten können.

Wenn Sie eine kontrollierte Verstärkungsstufe erstellen und Rückkopplungswiderstände verwenden, um die Verstärkung des geschlossenen Regelkreises einzustellen (überprüfen Sie die Terminologie, die Sie in Ihrem OP verwendet haben), ist die Rückkopplungsverstärkung bei 30 kHz vollständig erschöpft und es ist nicht mehr viel vorhanden 20kHz. Unter den Bedingungen, bei denen die Verstärkung angegeben ist, wäre dies bei 20 kHz und 10 V Hub kein sehr guter Verstärker, wenn es sich um einen typischen Verstärkungsverstärker handeln würde. Wenn es sich um einen Verstärker mit minimaler Verstärkung handeln würde, wäre die 40-dB-Bandbreite eher weniger als 20 kHz.

Die Verstärkung wird als Großsignalverstärkung angegeben. Was ist die erwartete Kleinsignalverstärkung, wenn wir nur einen 1-V-Line-Pegel ausgeben möchten? Wir könnten ein bisschen mehr erwarten, aber wie viel? Das Datenblatt schweigt dazu.

Wenn Sie eine Verstärkung von 40 dB pro Stufe wünschen, scheint dies wie angegeben kein guter Audioverstärker zu sein. Denken Sie daran, dass Verzerrungen, die durch unzureichende Rückkopplungsverstärkung verursacht werden, nicht hörbar sind, wenn sie bei einzelnen Signalen im 10-20-kHz-Bereich auftreten, die Harmonischen aus dem Band fallen und der Inhalt von Audiosignalen ohnehin dazu neigt, bei hohen Frequenzen abzufallen . Intermodulationsprodukte fallen jedoch in das Band. Wenn Sie 20 dB Verstärkung pro Stufe und 1 V Ausgangspegel wollten, ist das Bild eher besser.

Als historischer Hinweis: Als der ehrwürdige 741 im Jahr 1900 auf den Markt kam, wurde er von Gitarren- und PA-Verstärkerherstellern begeistert aufgenommen. Es war nicht ideal, niedrige Verstärkung, hohes Rauschen, niedrige Anstiegsgeschwindigkeit, aber die Produkte verkauften sich. Der TL081 liegt in diesen drei Parametern um Längen über dem 741.

Wenn Sie professionelles Audiomaterial bauen, sollten Sie sich vielleicht Dinge wie OP275 und dergleichen ansehen. Aber verwenden Sie zuerst TL081 und sehen Sie, ob es angemessen klingt.

Ein Bild hilft (aus dem Datenblatt): -

Wie Sie (hoffentlich) sehen können: -

• Die Open-Loop-Verstärkung beträgt typischerweise etwa 2 x$10^5$(oder 200 V/mV)
• Die Open-Loop-Verstärkung bei 20 kHz beträgt etwa 2 x$10^2$(oder 46 dB)

Ob der TL081 für Audio gut ist, hängt davon ab, wie viel Verstärkung Ihre Schaltung benötigt. Für einen Unity-Gain-Verstärker ist eine Open-Loop-Verstärkung von 46 dB in Ordnung, aber wenn Sie eine Closed-Loop-Verstärkung von 100 (40 dB) wünschen, werden Sie bei der Verwendung des TL081 etwas vorsichtig sein, aber wenn Sie sich daran erinnern, dass die meisten Leute es tun werden. Ich höre nicht einmal 20 kHz und harmonische Verzerrungen werden sicherlich nicht zu hören sein. Ich gehe davon aus, dass der TL081 in den meisten Anwendungen für Closed-Loop-Verstärkungen von bis zu 100 geeignet sein wird.

Die Bandbreite für Einheitsverstärkung beträgt 3 MHz. Unter der Annahme, dass ich einen einzelnen Pol habe, überquere ich 20 kHz (ich möchte eine Open-Loop-Verstärkung von mindestens 20 kHz für Audioanwendungen haben) bei einer Open-Loop-Verstärkung von ungefähr 40 dB. Das ist sehr schlecht.

das gilt nur für VFB-Operationsverstärker. CFB-Operationsverstärker haben dieses Konzept nicht.

Bedeutet das, dass der TL081 kein guter Operationsverstärker für Audio ist?

es hängt davon ab, wofür Sie es verwenden. Verstärkung ist nur ein Teil der Gleichung bei der Auswahl eines Operationsverstärkers (oder eines anderen aktiven Geräts), und in vielen Fällen ist es ein nicht so wichtiger Teil dieser Gleichung.

Zur Ergänzung anderer Antworten:

Der Operationsverstärker gibt Ihnen 46 dB Open-Loop-Verstärkung bei 20 kHz. Sie verwenden einen Teil davon als tatsächliche Verstärkung in Ihrer Schaltung, und der Rest ist Ihr Feedback, dessen Zweck es ist, Open-Loop-Fehler und Verzerrungen zu korrigieren.

Wenn Sie beispielsweise eine hohe DC-Genauigkeit bei hoher Verstärkung für einen Sensor wünschen, benötigen Sie eine hohe Open-Loop-Verstärkung, um den Verstärkungsfehler zu minimieren. Dies ist nicht für Audio.

Hier nehme ich an, dass Ihre Closed-Loop-Bandbreite mindestens 20 kHz betragen soll. Aber mit Ihren 40 dB Verstärkung bleiben Ihnen nur 6 dB zusätzliche OL-Verstärkung übrig. Vorausgesetzt, Sie erhalten die 3 MHz, die laut Datenblatt "typisch" sind. Wenn das Wetter ein bisschen kalt oder zu heiß ist und der Opamp, den Sie bekommen, nicht der beste im Wafer ist, haben Sie vielleicht nicht die typischen 3 MHz, Sie könnten etwas weniger haben, und dann verdunstet Ihre 6-dB-Marge. und die tatsächliche Bandbreite Ihres Schaltkreises wird reduziert und es werden keine 20 kHz mehr durchgelassen.

Außerdem reichen 6 dB Rückkopplung nicht aus, um Nichtlinearitäten im offenen Regelkreis zu korrigieren. TL081 hat eine wirklich schwache Ausgangsstufe (beachten Sie, dass seine Verzerrung in eine sehr hochohmige Last spezifiziert ist, nicht 600 Ohm wie kräftigere Operationsverstärker). Sie brauchen also wirklich dieses zusätzliche Feedback um die Ausgangsstufe herum.

Ich würde einen anderen Operationsverstärker mit mehr GBW ... und vielleicht auch weniger Rauschen verwenden, denn dieser hat 18 nV / rtHz, was ENORM ist! Sie können Ihre 40-dB-Verstärkung auch in zwei 20-dB-Stufen aufteilen, indem Sie zwei Operationsverstärker verwenden.

Ihr einzelner TL081 könnte durchaus schlechter abschneiden als ein Paar mieser 4558er.

Wenn dies DIY ist, tun Sie sich selbst einen Gefallen und sparen Sie Geld, setzen Sie einen OPA1652 ein, der Preis ist wirklich angemessen (1,5 € Stück 1) und er hat eine hervorragende Leistung, obwohl er auch keine Lasten mit niedriger Impedanz mag.

Sie können auch dekompensierte Operationsverstärker verwenden, die nur bei hohen Verstärkungen stabil sind. Dies gibt Ihnen zusätzliche GBW, wenn Sie die richtige finden.

TL081 hat ein JFET-Eingangs-Diffpair, so dass die Verzerrungsquelle besser ist als Bipolare. Unabhängig davon, ob Sie einzelne Töne oder Standard-Musikprogrammmaterial haben, die Verzerrung wird von Natur aus ----- sogar mit wenig 1/GH ---- niedriger sein.

Wenn Sie ungenaue Verstärkungen tolerieren können, verwenden Sie den TL081.

Wenn Sie einen schlechten Ausgangsantrieb tolerieren können, verwenden Sie den TL081.