Qual é a importância dos resistores neste circuito de amplificadores operacionais de RF?

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Na nota de aplicação da TI, amplificadores RF e IF com amplificadores operacionais :

esquemático: amplificador de banda larga RF

A fonte diz que "o capacitor de 39 pF fornece pico para compensar algum roll-off de alta frequência, mas um melhor desempenho IP3 pode ser alcançado removendo-o e vivendo com o roll-off". Vamos considerar que parou.

Qual a função dos resistores entre os dois estágios do amplificador operacional? A escolha de me faz pensar em linhas de transmissão, mas este amplificador tem uma largura de banda utilizável de até 300 MHz, portanto, o comprimento de onda é da ordem de 1 metro, significativamente mais do que a distância entre os estágios (é um op-amp), então qualquer reflexão aqui seria rápida o suficiente para ser insignificante.50.Ω

Além disso, a entrada e a saída são terminadas com resistores . Aqui é razoável supor que o cabo conectado seja longo o suficiente para ser considerado uma linha de transmissão, e esses resistores estão fornecendo terminação para essa linha. Mas, por que terminar nas duas extremidades? Supondo que outros circuitos estejam fazendo a mesma coisa (terminando a entrada e a saída), isso não servirá para reduzir a tensão pela metade? Isso parece ser contraproducente para um amplificador; qual a vantagem?50.Ω

Phil Frost
fonte
Eu acho que é para minimizar / parar as reflexões. Qualquer descontinuidade da impedância característica causará uma reflexão que distorcerá seu sinal dependendo de quão "ruim" é a reflexão. Ao adicioná-los às duas extremidades, você tem uma impedância constante de 50 ohm (porque a impedância característica no meio é 50) em todos os pontos e, portanto, sem reflexos. Esse é o meu palpite aqui, porque parece fazer algum sentido para mim. Também é por isso que este é um comentário e não uma resposta. Vou esperar para os meninos grandes a mostrar-se lol
efox29
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De acordo com o documento vinculado, "O isolamento é realizado usando resistores de terminação entre os estágios". Mas exatamente o que eles estão isolando do que não é imediatamente óbvio para mim.
O Photon
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Eu encontrei esta nota de aplicativo antes. Se não me engano, a quantidade de ruído (12dB por estágio) também é contraproducente para esse tipo de aplicação, o que me leva a questionar o tema central do documento.
mng

Respostas:

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Acho que você está confundindo uma linha aérea e de transmissão quando menciona o comprimento de onda da ordem de 1 metro - a equação da linha de transmissão é essencialmente independente da frequência (e, portanto, do comprimento de onda).

Você está correto ao pensar em termos de linhas de transmissão. A outra coisa a perceber é que esse amplificador operacional é um amplificador de realimentação de corrente (e não o amplificador de realimentação de tensão 'normal').

{consulte http://en.wikipedia.org/wiki/Current-feedback_operational_amplifier }

O 49,9 ohm que termina a primeira saída do amplificador operacional define sua impedância de saída para 50 ohm (nominal). O segundo resistor de 49,9 ohm termina o que é efetivamente uma linha de transmissão não ressonante de 50 ohm e produz um circuito sintonizado . O resultado dessa terminação é reduzir pela metade o ganho do primeiro estágio, o que parece bastante estranho, mas é necessário para manter o ajuste plano do estágio.

insira a descrição da imagem aqui

Voltando ao capacitor 39pf. Ele aumenta o sinal na extremidade de alta frequência e compensa o ganho de roll-off, mas não combina com a terminação, levando a alguma reflexão em alta frequência.

O circuito foi projetado para encaixar diretamente em um sistema de linha de transmissão de sistema de 50 ohm.

JIm Dearden
fonte
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A observação de Phil sobre comprimento de onda parece perfeitamente válida para mim. O autor do artigo vinculado mostra o mesmo circuito para um amplificador IF de 10,7 MHz para um receptor de transmissão FM. A idéia de que a conexão entre os dois opamps no mesmo pacote deve ser tratada como uma linha de transmissão a 10,7 MHz é um pouco exagerada - e por que 50Ω de qualquer maneira?
10133 MikeJ-UK
@ MikeJ-UK O comprimento de onda não é importante neste projeto, pois a largura de banda do amplificador operacional limita as frequências superiores utilizáveis, resultando em uma linha de transmissão curta e não ressonante (terminando a carga dominante). A primeira ressonância ocorrendo no quarto de comprimento de onda. O projetista do circuito original decidiu em algum momento manter tudo em 50 ohms - provavelmente para ajudar no teste de circuitos. Além do design da placa de circuito impresso com tira de 50 ohm, não há razão para que outros valores não possam ter sido usados. O circuito de 10.7MHz mostra isso usando resistores de 332 ohm para corresponder à impedância do filtro SAW.
JIm Dearden
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O que quero dizer é que, se a distância entre os pinos 1 e 5 não for grande o suficiente para garantir consideração como uma linha de transmissão.
10139 MikeJ-UK
@ MikeJ-UK Entendo seu ponto de vista, mas estou apenas respondendo à pergunta. Concordo com você que o projetista do circuito original não tratou os dois amplificadores operacionais como estando no mesmo chip e simplesmente pegou um design de nota de aplicação "pronto para uso" para um amplificador de "50 ohm" e os juntou. Eu suspeito que foi para fins de teste. Funcionou para que eles sejam felizes. Não é meu trabalho otimizar o design. Seria interessante ver o efeito de remover totalmente os resistores todos juntos.
22813 JIm Dearden
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É plana porque a impedância da linha de transmissão calcula como resistência ôhmica pura. [Z = (L / C) ^ 0.5] Não há nada (na primeira aproximação) fórmula que dependa da frequência. Em frequências mais altas, pequenas indutâncias e capacitâncias parasitárias no circuito e perdas dielétricas na linha começam a dominar e o ganho diminui. Quanto ao motivo de precisar de terminação, dê uma olhada em allaboutcircuits.com/vol_2/chpt_14/5.html Em uma linha de transmissão curta, a resistência de terminação domina.
JIm Dearden
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Meu palpite é que o circuito não assumir que as op-amps estão no mesmo pacote (apesar das pin-números) e não assumir que traços PCB são 50Ω. A folha de dados diz: -

Um ambiente de 50 Ω não é necessário a bordo e, de fato, um ambiente de maior impedância melhora a distorção, como mostrado nos gráficos de distorção versus carga. Com uma impedância característica do traço da placa com base no material da placa e nas dimensões do traço, é usado um resistor em série correspondente ao traço da saída do THS320x, bem como um resistor de derivação de terminação na entrada do dispositivo de destino.

MikeJ-UK
fonte
Eu ainda me pergunto por que um resistor é necessário nas duas extremidades. Pelo meu entendimento, ele só precisa estar em cada extremidade (e o fará) para eliminar os reflexos e as ondas estacionárias; então, por que ambos?
Phil Frost