オペアンプのゲイン帯域幅積

私はしばらくこの質問をしてきました。

5 MHzのゲイン帯域幅積を持つ、他の点では完璧なオペアンプがあるとします。50mVp-pの信号を入力し、10倍に増幅します。これにより、帯域幅が500 kHzに制限されます。ここで、出力に別のオペアンプを積み重ね、それを10xアンプとして構成するとします。全体の帯域幅は500 kHzですが、100倍に増幅されているため、GBWPは50 MHzです。このロジックのどこに欠陥がありますか？

あなたの論理は健全です。オペアンプの数が多いほど、特定の帯域幅でのゲインが大きくなります。

補償されたオペアンプは単一の支配的な極で作成されているため、ゲイン/帯域幅の積は一定です。これがアプリケーションで機能しない場合は、非補償アンプを使用して、補償ネットワークを自分で実行してください。

ゲイン帯域幅積は、1つのオペアンプでのみ意味があります。ゲインと帯域幅を乗算すると、オペアンプが内部で補償される方法のため、定数が得られます。

複数のステージがある場合、全体のゲインと全体の帯域幅の積は一定ではないため、全体のゲイン帯域幅積は意味を持ちません。

しかし、全体的なゲインと全体的な帯域幅の分析は正しい、または少なくともほぼ正しいです。それは500kHzではなく、わずかに少なくなります。帯域幅は通常-3dbポイントで測定されるため、2つのステージをカスケード接続すると500kHzで-6dBとなるため、-3dBポイントはそれより下のどこかで、おそらく400-450kHzの範囲になります。

もしそうなら、私はオペアンプの天国にいるでしょう。申し訳ありませんが、他の答えはどちらも間違っています。オペアンプのゲインは指定されたGBPで1つなので、GBPのオペアンプ（および一般にアンプ段）を乗算することはできません。

カスケード接続されたアンプの実際の帯域幅は、最小の帯域幅を持つアンプによって制限されます。（そして、それは最小のGBPを持つものである必要はありません。）

よろしく

オペアンプが1つの場合は、ブレーク周波数に1つの極があり、出力電圧は6dB /オクターブでロールオフしますが、2つのオペアンプがある場合は、ブレーク周波数に2つの極があります（ブレーク周波数両方のオペアンプで同じであると想定した単一のオペアンプの場合）、したがって出力電圧は12dB /オクターブでロールロールします（伝達関数が乗算されるため）。つまり、システムはより早く全体的なブレーク周波数に到達します（ 1つのオペアンプを使用するよりも、ロールオフが開始するポイントから見た場合）。

より正確には、f3dB_overall = f3db * sqrt（2 ^（1/2）-1）〜= 0.64fd3Bで、f3dBは各オペアンプの共通のブレーク周波数です。

より一般的には、n個のカスケード接続されたオペアンプの場合、f3dB_overall = f3db * sqrt（2 ^（1 / n）-1）です。

また、markragesが指摘しているように、この問題を回避するには、補償されていないオペアンプを使用し、カスケード全体に補償コンデンサを自分で追加できます。

簡単な答えで答えようと思います。システムにカスケード接続すると、そのゲインは周波数領域で乗算されます。システムの最大ゲインが1であると想定します。したがって、その3db周波数は「.707」です。この周波数をシステムのカットオフ周波数であるF 'と呼びましょう。

カスケードシステムのF 'におけるゲインの値を確認してみましょう。面白くなったのです。カスケードシステムの場合、F 'でのゲインは.707×.707 = 0.499になります。したがって、F 'はカスケードシステムのカットオフ周波数ではありません。したがって、新しいカットオフ周波数は古い値からシフトし、新しい帯域幅は以前の値よりも低くなります。上の図でこれを説明しようとしました。あなたが私のポイントを得ることを願っています。

あなたの論理は完全に正しいです！出力もそうです。覚えておかなければならないことは、カスケード接続するとゲインが増加するが周波数応答は増加しないことです。したがって、あなたの場合、カスケードされた両方のオペアンプのゲイン帯域幅は、ゲイン1 *ゲイン2 *周波数（2つの最小値）になります。

したがって、答えは10 * 10 * 500khz = 50MHzとなり、完全に正しいです。

これらのアンプをカスケード接続しても、帯域幅は増えません。5Mhzの迫り来る制限があることを覚えておいてください。与えられたゲインで既存の5Mhz帯域幅をより多く取得するだけです。

同じ周波数でもゲインが1にロールオフすることはありますが、フィルターに極を追加するほどロールオフが速くなるのと同様に、ロールオフは速くなります。つまり、「レンガの壁」のより良い近似を得ているようなものです。

開ループゲインが1である周波数では、アンプをカスケード接続してそれ以上のゲインを得ることができません。ユニティゲイン未満の周波数を超えると、アンプをカスケード接続することでゲインが低下します。