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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Bandbreite bei Operationsverstärkern


Autor: peter (Gast)
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Hi!

Kann mir jemand möglichst einfach erklären was genau die Bandbreite 
eines Operationsverstärkers (in meinem Fall Invertierer) ist und wie man 
sie berechnet?

Danke im Voraus!

: Verschoben durch Admin
Autor: MaWin (Gast)
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Der OpAmp kann seinen Ausgang nur mit einer bestimmten Geschwindigkeit 
(die zu dem vom Differnzsignal der Eingänge abhägt) ändern, SlewRate 
angegeben in V/us.
Muss er zu schnell einem Eingangssignal folgen, wird er das nicht mehr 
schaffen, das Ausgangssignal wird kleiner (erreicht nicht mehr die volle 
Spannung).
Wenn das Ausgangssignal 3dB kleiner ist als vorgesehen, also nur noch 
das 0.707-fahe ereicht, sagt man, dass die Bandbreite erreicht ist.

Vorausabschätzen kann man die mit der GBW Gain Band With des OpAmps. 
Wenn die z.B. 1 MHz beträgt, und der Verstärker um 10 verstärken soll, 
wird die Bandbreite ca. bei 1000000/10 = 100kHz erreicht sein.

Autor: peter (Gast)
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ah, danke! Das hilft mir schonmal ein Stück weiter. Ich sitze nämlich 
gerade an einer Aufgabe bei der auch eine Kennlinie mit angegeben ist. 
Daraus kann man dann vom Spannungsdämpfungsmaß auf die Bandbreite 
schließen. Ich mus dabei also nur das Spannungsdämpfungsmaß berechnen. 
Einfacher als ich dachte...

Autor: rene p (Gast)
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Ich würd das auch gerne checken :)

> Vorausabschätzen kann man die mit der GBW Gain Band With des OpAmps.
> Wenn die z.B. 1 MHz beträgt, und der Verstärker um 10 verstärken soll,
> wird die Bandbreite ca. bei 1000000/10 = 100kHz erreicht sein

GBW? Ist das der Wert, der bei Verstärkern als Bandbreite angegeben ist?

Z. B. bei dem Ding
http://www.farnell.com/datasheets/37069.pdf
gibt es zwei angegebene Bandbreiten:
einmal 720 MHz: Da kommt bei einer eingestellten Verstärkung von 1 noch 
alles "hinten an"
und einmal 1,7 GHz: hier kommt wohl nur noch die Hälfte durch.
Ist das korrekt?

Jetzt meine blöde Frage:
So wie ich das verstehe, spielt das dann aber nur bei Signalen die ihre 
Frequenz ändern eine wirkliche Rolle.
Was wäre nun, wenn ich weiß, dass ich eine Schwingung mit konstanter 
Frequenz habe und ich diese verstärken will.
Angenommen ich hätte einen Sinus mit sagen wir mal 1 GHz. Mein OPV hat 
eine Bandbreite von 700 MHz:
Kann ich dann nicht einfach meinen Gain dahingehend anpassen, dass 
dennoch eine Verstärkung der Signalamplitude eintritt?
Also z.B. wenn ich die Verstärkung auf z.B. 100000 einstelle, krieg ich 
dann trotzdem noch ein verstärktes Signal von vielleicht 100 hin?

Autor: Zwölf Mal Acht (hacky)
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OpAmps gehen nicht bis GHz. Nicht mal bis 100MHz. Der normale OpAmp, dh 
nicht Currentfeedback, hat ein GWB, ein Gain-Bandbreiten-Produkt, der 
das Limit darstellt. Der Name sagt schon alles, oder fast alles.

Autor: rene p (Gast)
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OPVs gehen nicht mal bis 100 MHz? Das ist meiner Meinung nach Quatsch 
bzw. bedarf wenn dann noch weiteren Erläuterungen!

http://cds.linear.com/docs/Datasheet/6409fa.pdf
Mit dieser GBW-Formel (GBW/k) hat man bei dem Ding ner Verstärkung von 
10 noch 1 GHz als Bandbreite. Siehe auch die Kennlinien.

Unabhängig davon:
Kann jemand meine Frage von oben beantworten oder versteht man nicht was 
ich meine?

Autor: Neg_0r (Gast)
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rene p schrieb:
> Das ist meiner Meinung nach Quatsch
> bzw. bedarf wenn dann noch weiteren Erläuterungen!

Ich muss natürlich nicht erwähnen, des ich mich aber eigentlich nicht 
auskenne ;) - aber das Datenblatt spricht hoffentlich für sich :]

Autor: Achim (Gast)
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Hallo Rene,

zu der Frage oben: sofern sich die Frequenzabhängigkeit des OpAmps über 
ein GBW bescheiben lässt (was bei den Highspeed-Teilen nur bedingt gilt) 
funktioniert dein Ansatz nicht. Im selben Maß, wie du die Verstärkung 
hochsetzt, geht die Bandbreite nach unten, du gewinnst bei hohen 
Frequenzen keine zusätzliche Verstärkung.

Wenn du die brauchst, musst du mehrere OpAmp-Stufen mit niedriger 
Verstärkung hintereinander schalten um eine ausreichende 
Gesamtverstärkung zu erreichen.

schöne Grüße

Achim

Autor: Zwölf Mal Acht (hacky)
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Auch wenn es OpAmps geben sollte, die einige 100MHz machen, so ist deren 
Anwendung sehr spezifisch und ueberhaupt nicht trivial. zB als ADC 
Treiber fuer 100MSample ADCs. Auch wenn man es schafft so einen ADC 
effektiv mit 100MSample zu betreiben sind die 10+ Bit immer mit Vorsicht 
zu geniessen. Was bedeutet 1% Reflexion am Eingang ?
Dh normale Leute sollten die Finger von solchen OpAmps lassen. Das sind 
ueblicherweise Rauschschwarten, auch wenn sie sich Lownoise nennen.

Was soll denn hier verstaerkt werden ?

Autor: Neg_0r (Gast)
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Ein schnell schwingender Sinus aus einem Frequenzgenerator.

Autor: Yalu X. (yalu) (Moderator)
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rene p schrieb:
> GBW? Ist das der Wert, der bei Verstärkern als Bandbreite angegeben ist?

GBW ist die Gain-Bandwidth, zu deutsch das Verstärkungs-Bandbreite-Pro-
dukt. Das wird bei gewöhnlichen (d.h. spannungsgegengekoppelten) Opamps
angegeben, weil dort die Bandbreite in etwa umgekehrt zur eingestellten
Verstärkung ist.

> Z. B. bei dem Ding http://www.farnell.com/datasheets/37069.pdf gibt es
> zwei angegebene Bandbreiten: einmal 720 MHz: Da kommt bei einer
> eingestellten Verstärkung von 1 noch alles "hinten an" und einmal 1,7
> GHz: hier kommt wohl nur noch die Hälfte durch. Ist das korrekt?

Der LMH6702 ist stromgegengekoppelt, d.h. es gelten andere Gesetze.
Deswegen ist keine GBW angegeben, sondern direkt die Bandbreite für
unterschiedliche Verstärkungen und Ausgangsamplituden. Bei Verstärkung 2
und einer Ausgangsamplitude von 0,5Vpp bekommt man eine -3dB-Bandbreite
von 1,7GHz. Bei höheren Ausgangsamplituden sinkt die Bandbreite, ebenso
bei höheren Verstärkungen.

> Angenommen ich hätte einen Sinus mit sagen wir mal 1 GHz. Mein OPV hat
> eine Bandbreite von 700 MHz: Kann ich dann nicht einfach meinen Gain
> dahingehend anpassen, dass dennoch eine Verstärkung der
> Signalamplitude eintritt?

Das geht prinzipiell schon, aber die Verstärkung hängt dann von
Exemplarstreuungen des Opamps und anderen Faktoren ab. Das will man
normalerweise nicht. Zudem wird bei sehr hohen Frequenzen die gewünschte
Verstärkung auch mit deisem "Trick" nicht mehr erreichbar sein.

> http://cds.linear.com/docs/Datasheet/6409fa.pdf
> Mit dieser GBW-Formel (GBW/k) hat man bei dem Ding ner Verstärkung von
> 10 noch 1 GHz als Bandbreite. Siehe auch die Kennlinien.

Nach den Kennlinien sind es etwa 700MHz bei Verstärkung 10. Dass das
Produkt nicht 10GHz ist, liegt daran, dass die GBW im Datenblatt für
Verstärkung 400 angegeben ist und bei kleineren Verstärkungen abnimmt.

Die GBW ist bei solch schnellen Opamps nicht konstant, weil sie sich im
Gegensatz zu langsameren Typen nur sehr eingeschränkt als Tiefpass 1.
Ordnung modellieren lassen. Bei den langsamen Opamps wird das dynamische
Verhalten vor allem durch die interne Kompensationskapazotät bestimmt,
bei den schnellen haben auch parasitäre Kapazitäten einen deutlichen
Einfluss.

Autor: rene p (Gast)
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@Neg_0r:

So ungefähr. Ich hab eine schnelle Rechteckschwingung, die ich gerne als 
Sinus hätte. Dachte, das könnte man mit einem LPF machen. Aber da ja ein 
Lowpassfilter hier in dem Fall leider auch die Grundfrequenz stark mit 
abdämpfen würde, müsste man das irgendwie wieder verstärken.
Hm.

Autor: rene p (Gast)
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Yalu X. schrieb:
> Die GBW ist bei solch schnellen Opamps nicht konstant

aso. Ok

Autor: rene p (Gast)
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Yalu X. schrieb:
> Das geht prinzipiell schon, aber die Verstärkung hängt dann von
> Exemplarstreuungen des Opamps und anderen Faktoren ab. Das will man
> normalerweise nicht. Zudem wird bei sehr hohen Frequenzen die gewünschte
> Verstärkung auch mit deisem "Trick" nicht mehr erreichbar sein.

Das könnte man also vielleicht einfach mal probieren. Wenn es bis 500 
MHz mit einer Verstärkung von 100 gehen würde, wär das toll. Mehrere 
OPVs hintereinander wäre natürlich auch eine Lösung.

Danke übrigens für die Ausführungen, Yalu X.

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