Verstärkung des Operationsverstärkers (LM741) bei hohen Frequenzen

Wie ich in meinem kurzen Kommentar bereits erwähnt habe, ist der Grund für den Peak der zu niedrige Phasenabstand (laut meiner Simulation nur ca. 10-15 Grad ). Daher haben wir eine Verstärkungsspitze der App. 20 dB bei ca. 250 kHz.

Dieses Peaking wird hauptsächlich durch den Eingangskondensator von 47 nF (in Verbindung mit den Frequenzeigenschaften des Operationsverstärkers) verursacht. Dieser Kondensator verursacht im kritischen Frequenzbereich (wo die Schleifenverstärkung sehr klein ist) eine zusätzliche Phasenverzögerung (Reduzierung des Rückkopplungsfaktors). Beispielsweise ergibt eine Reduzierung auf 4,7 nF einen erhöhten Phasenabstand von ca. 40 Grad. und eine Verstärkungsspitze von App. Nur 5dB.

Natürlich muss dieser Effekt im Zusammenhang mit dem Open-Loop-Verhalten des Operationsverstärkers gesehen werden (insbesondere mit den Hochfrequenzpolen, wie von owg60 erwähnt). Ein anderer Operationsverstärker mit einer größeren Durchgangsfrequenz wird sicherlich eine bessere Leistung zeigen.

Hinweis: Alle Simulationen wurden mit dem SPICE-Modell LM741NS durchgeführt.

EDIT (Frage): Warum 15 dB Verstärkung (theoretisch) für große Frequenzen?

Der 741 ist so kompensiert, dass er bei etwa 10 Hz einen dominanten Pol hat. Wenn Sie davon ausgehen, dass seine Niederfrequenzverstärkung etwa 100 dB beträgt, sind bei 100 kHz nur noch 20 dB übrig. Es sieht zu diesem Zeitpunkt nicht nach einem großen Operationsverstärker aus. Es hat zusätzliche Pole mit höherer Frequenz. Ich habe eine schnelle Umfrage-Null-Analyse Ihrer Schaltung durchgeführt und ein komplexes Paar bei W=39K+/-j730k gefunden. Dies ist ein wenig anders als Ihr Peak, aber das könnten Modellunterschiede sein. Wenn Ihr Simulator eine Abfrage/Null-Analyse durchführt, zeigt er ein komplexes Paar um den Peak herum, den Sie sehen.