¿Cuál es la relación entre la ganancia y el ancho de banda de un amplificador operacional?

La relación entre la ganancia y el ancho de banda de un amplificador operacional (op-amp) es inversamente proporcional , significado:

* Una mayor ganancia da como resultado un menor ancho de banda.

* Una ganancia más baja da como resultado un mayor ancho de banda.

Esta relación se rige por el producto ganancia-ancho de banda (GBW) , que es una constante para un amplificador operacional determinado. El GBW es el producto de la ganancia de bucle abierto (AOL) y el ancho de banda (BW):

GBW =AOL × BW

Explicación:

Un amplificador operacional tiene una ganancia de bucle abierto muy alta, normalmente en el rango de 10^5 a 10^6. Esto significa que incluso una pequeña señal de entrada puede producir una salida significativa. Sin embargo, esta alta ganancia tiene el costo de un ancho de banda reducido.

Como el amplificador operacional se utiliza para amplificar señales, la ganancia a menudo se reduce mediante retroalimentación para lograr el nivel deseado de amplificación. Esta retroalimentación también aumenta el ancho de banda. El equilibrio entre ganancia y ancho de banda es tal que el GBW permanece constante.

Ejemplo:

Digamos que un amplificador operacional tiene un GBW de 1 MHz.

* Si la ganancia de bucle abierto es 10^5, el ancho de banda es 10 Hz.

* Si la ganancia se reduce a 10^4, el ancho de banda aumenta a 100 Hz.

Implicaciones:

* Aplicaciones de alta frecuencia: Para aplicaciones que requieren un gran ancho de banda, se requiere una configuración de ganancia más baja. Esto significa aceptar un nivel de amplificación más bajo.

* Aplicaciones de baja frecuencia: Para aplicaciones donde el ancho de banda no es crítico, es posible una configuración de ganancia más alta, lo que permite una mayor amplificación de la señal.

Limitaciones:

* El GBW no es una constante perfecta y puede variar ligeramente con la temperatura y otros factores.

* La relación entre ganancia y ancho de banda no siempre es perfectamente lineal.

* En frecuencias muy bajas, el ancho de banda puede estar limitado por otros factores como la velocidad de respuesta del amplificador operacional.

En conclusión, comprender la relación inversa entre ganancia y ancho de banda es crucial al diseñar circuitos que utilizan amplificadores operacionales. Esta relación ayuda a determinar la configuración adecuada de ganancia y ancho de banda para lograr el rendimiento deseado para una aplicación específica.