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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Audio OP-Amp GBW Slewrate


Autor: HEC (Gast)
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Hi
Wieso benötigt ein Audio OP-Amp ein GBW von bis zu mehreren 100MHz und 
eine Slewrate von bis 1300V/us (TPA6120A2)?!?. Es ist mir aufgefallen 
dass, bei high end OP vergleichen (verschieden Foren) immer die Slew 
rate am heftigsten diskutiert wird.

Nach meinem Wissensstandpunkt, würde ich für diese Anwendung einen 
OP-Amp mit mehr als 1V/us und 1MHz meiden. Ein schnellerer OP bringt 
doch nur Stabilitätsprobleme und mehr Rauschen...


Wass habe ich bei meiner Betrachtung übersehen??

Autor: Jens G. (jensig)
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generell denke ich, daß so ein Teil auch schnelle und höherpegelige 
Signale sauber folgen kann - das drückt sich ja auch in seinen extrem 
guten Klirrfaktorwerten aus - auch bei höheren Frequenzen (wenn auch 
übertrieben gut ;-)
Ansonsten - das ist auch ein CurrentFeedback-OPV - die sind schon von 
Natur aus generell schneller als übliche OPV. Wollen aber auch bestimmte 
Bedingungen erfüllt haben (Feedback-Widerstand ist relativ kritisch, 
parasitäre Kapazitäten am Stromeingang niedrig halten, ...)

Autor: Zwölf Mal Acht (hacky)
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Was macht man mit einer GBW von 100MHz mit Audio ?  Zb eine Verstaerkung 
von 5000.

Autor: HEC (Gast)
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Danke für die schnelle Antwort

Die benötigte Slewr. berechnet sich doch mit 2*pi*bw*Umax was im Audio 
bereich 20kHz kaum über 1-2V/us gehen kann (normale Spannung) (Worst 
case, kommt bei normaler Musik sowiso nie vor). Ist es denn so (und 
darin besteht vermutlich mein Überlegungsfehelr) dass ein OP mit z.b. 
1000V/us dabei eine viel geringere Verzerrung erzeugt, als ein Op mit 
z.b. 5V/us obwohl beide um Faktoren "zuviel" Slewr. haben? Wie ist dann 
die Slewr. bei OPs genau definiert? (Ist das auch so ne Grenze ab 
welcher sie eine gewisse Schwelle im THD überschreiten?)

Und was bring ein massiv überhöhter GBW? Ausser in Spezialanwendungen 
muss ja eigenltich selten über 20dB Verstärkt werden, wofür bei 20kHz, 
eine GBW von 100en von MHz doch nur sehr viel Rauschen und 
Stabilitätsprobleme bietet.

Autor: HEC (Gast)
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A...aha Soooo. schrieb:
> Was macht man mit einer GBW von 100MHz mit Audio ?  Zb eine Verstaerkung
> von 5000.

ja das frag ich mich auch....
Find den Forumlnk gerade nicht mehr, aber da wollte einer den LT1818 für 
Audio (linear) verwenden o_O (Der war wohl technisch nicht so forciert). 
Aber auch bei ordendlichen Postings giebts immer wieder OPamp Vorschläge 
die an GBW von 100MHZ sehr nahe kommen.

Autor: Zwölf Mal Acht (hacky)
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Es mag dann noch Welche von der Sorte "mehr ist immer gut" geben.

Autor: Yalu X. (yalu) (Moderator)
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Blumige Aussagen im Datenblatt wie diese hier

  "The solid design and performance of the TPA6120A2 ensures that music,
  not the amplifier, is heard."

  "Each output goes to one channel of a pair of stereo headphones, where
  the listener enjoys crisp, clean, virtually noise free music with a
  dynamic range greater than the human ear is capable of detecting."

deuten darauf hin, dass mit diesem Verstärker nicht primär der ratio-
nal denkende und kühl rechnende Entwickler angesprochen werden soll ;-)

> Nach meinem Wissensstandpunkt, würde ich für diese Anwendung einen
> OP-Amp mit mehr als 1V/us und 1MHz meiden.

Wenn du noch einen Faktor von 10 daraufrechnest, landest du bei den
Werten, die typisch für gute Audioverstärker sind. Dann kann man aber
sicher sein, dass auch ein ungünstig herausgegriffenes Exemplar, das die
Min-Werte im Datenblatt gerade so schafft, immer noch das mit riesigem
Abstand stärkste Glied in der Audiokette ist.

Meiner Meinung nach wird kein Mensch einen Unterschied zwischen einem
rauscharmen 10MHz-Verstärker und dem TPA6120A2 hören. Und der Kopfhörer,
dessen Membran den 1300V/µs folgen kann, muss wahrscheinlich auch erst
noch erfunden werden.

Auf der anderen Seite ist der TPA6120A2 nicht übertrieben teuer. Den
Aufpreis, den eine spezielle Klientel für einen kompletten Verstärker
mit diesem Baustein mit seinen fast schon astronomisch Daten zu zahlen
bereit ist, liegt sicher 2 bis 3 Größenordnungen darüber :)

A...aha Soooo. schrieb:
> Was macht man mit einer GBW von 100MHz mit Audio ?  Zb eine Verstaerkung
> von 5000.

Der Witz ist ja, dass beim CV-Opamp die Bandbreite bei höherer Verstär-
kung nicht einmal sehr abnimmt. Die 100MHz des TPA6120A2 sind nicht die
GBW, sondern die reine BW. Eine Verstärkung von 5000 ist aber trotzdem
nicht realistisch, weil bei der üblichen invertierenden Verstärkerschal-
tung und dem empfohlenen Gegenkopplungswiderstand von 1kΩ, der Eingangs-
widerstand gerade einmal 200mΩ betragen würde.

Autor: Ulrich (Gast)
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Die hohe Slew rate braucht man bei den Audio OPs in der Regel wirklich 
nicht. Da reichen die oben ausgerechneten 1-2 V /µs im Prinzip aus. 
Allerdings muss man bei der slew rate unterscheiden nach dem 
dazugehörigen Eingangssignal. Gerade FET OPs brauchen für die Nominelle 
Slew rate auf der 1.ten Seite schon eine große Spannung am Eingang. Bei 
einer eher kleinen Spannung sinkt die Slew rate auch mal auf 1/10 davon. 
Eine hohe Slew rate hat beim OP auch keinen wirklichen Nachteil.

Eine hohe Bandbreite braucht man, damit man auch bei einer äußeren 
Verstärkung von z.B. 10 fach noch eine genügend hohe 
Schleifenverstärkung hat, um damit Verzerrungen auszugleichen. Von 100 
MHz GBW ist bei 10 facher Verstärkung bei 10 kHz noch eine 
Schleifenverstärkung von etwa 1000 übrig für eine Kompensation von 
Verzerrungen. Ohne Rückkopplung haben auch die Audio-OPs kräftige 
Verzerrungen.  Bei der Bandbreite wird aber tatsächlich etwas 
übertrieben, denn zu eine hohe GBW fordert auch ein gutes Layout.  Wenn 
man aber unbedingt Klirrfaktoren von 0.001 % haben will, ist eine hohe 
GBW und entsprechend viel Rückkopplung ein möglicher Weg.

Das Rauschen und die Bandbreite des OPs (GBW) hängen beide vom Strom 
durch die Eingangstransistoren ab. Deshalb findet man oft hohe 
Bandbreite und niedriges Rauschen zusammen. In der späteren Schaltung 
wird die tatsächliche Bandbreite dann Kondensatoren in der Rückkopplung 
auch z.B. 50 kHz begrenzt - mehr Rauschen hat man durch die hohe GBW 
also nicht.

Als einen weiteren kleinen Vorteil neigen die schnellen OPs nicht so 
schnell dazu HF Störungen am Eingang gleichzurichten. Zumindest die MW 
Sender sollte man damit nicht versehentlich empfangen.  In Zeiten von 
Handys als häufige Störer hilft das aber auch nicht viel; außer 
vielleicht indirekt, weil der schnelle OP ein HF gerechtes Layout 
erfordert und dadurch auch nicht so viel Störungen einfängt.

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