Какой будет диаграмма Боде инвертирующего операционного усилителя, если заменить резисторы колпачками? Что, если теперь добавить к выходу емкостную нагрузку?
Обновлять:
Я провел быстрое моделирование, и график Боде выглядит следующим образом. Похоже, что есть два полюса, но я все еще не понимаю, как аналитически вывести передаточную функцию и аналитически вычислить полюса. Будет ли это просто -C1/Cf, где частотные члены (jw) сокращаются?
Обновление 2:
Представляется, что в этом вопросе необходимы некоторые разъяснения. Ниже показан неинвертирующий операционный усилитель. В этой общей конфигурации я хочу проанализировать схему, если бы вы заменили резисторы конденсаторами. Я провел быструю симуляцию, как показано в моем первом обновлении. Теперь я понимаю, что коэффициент усиления схемы равен -C1/Cf. Однако я не понимаю, как вручную рассчитать полюса для графика Боде этой схемы. Буду признателен за любую оказанную помощь.
Я понял вопрос как стандартный инвертирующий операционный усилитель из учебника, в котором R1 и R2 заменены конденсаторами C1 и C2.
Резисторы становятся комплексными (мнимыми) сопротивлениями Z1=1/jwC1 в прямом направлении и Z2=1/jwC2 в обратном направлении. TF - это соотношение -C2/C1, как уже упоминалось в OP.
(Я предлагаю ОП обновить схему, чтобы показать предполагаемую схему.)
Я предполагаю, что это домашнее задание, и поэтому операционный усилитель идеален. Тогда TF является константой и не зависит от f.
Есть много учебных пособий в письменной форме и на YouTube, чтобы получить TF такой договоренности. Это не сложно. Одним из примеров является https://masteringelectronicsdesign.com/how-to-derive-the-inverting-amplifier-transfer-function/ .
Вот пример построения TF из http://sim.okawa-denshi.jp/en/opampkeisan.htm .
Обратите внимание, что емкость находится в диапазоне мкФ, а резисторы близки к нулю (калькулятор не примет R=0).
и графики плоские хорошо в диапазоне ГГц, но не за его пределами из-за ненулевого R.
В действительности TF не будет постоянным для f, так как конденсаторы и внутренние сопротивления операционных усилителей будут взаимодействовать, образуя фильтры нижних или верхних частот.
Кроме того, на практике конденсаторы и индуктивность выводов операционного усилителя будут взаимодействовать, образуя резонансные контуры.
Так что эта плоскостность сохраняется только до определенной частоты, а затем становится битвой паразитов.
На самом деле: по мере того, как вы перемещаетесь по оси частоты от постоянного тока к более высоким частотам, коэффициент усиления по переменному току будет оставаться равным -1 до некоторой частоты, при которой возможности выходного привода операционного усилителя будут перегружены емкостной нагрузкой. Это пренебрежение импедансом вашего источника сигнала (должно быть как можно меньше, чтобы эксперимент был действительным).
Работа с емкостной нагрузкой, как правило, представляет собой неприятный сценарий для усилителей. Емкость составляет короткое замыкание на высоких частотах.
Еще один практический аспект: без смещения постоянного тока на входе (-) усилитель будет быстро дрейфовать по постоянному току на одну из шин. Какой из них зависит от присущего дифференциальному входу дисбаланса (реальное свойство, связанное с производственными допусками/случайностью в процессе). Если вы хотите смягчить этот конкретный эффект, добавьте сопротивление с большим сопротивлением параллельно между output и -in . Скажем 1-10 МОм. Это очень мало повлияет на передаточную функцию схемы для любого значимого переменного тока, но уменьшит усиление до 0 для постоянного тока.
Рассел МакМахон
Крис Стрэттон