6.5: Amplificadores de Alta Velocidad

Hay muchas aplicaciones donde se desea la amplificación en la región de 1 MHz a 100 MHz. En este rango caen los espectros de emisión de radio FM, televisión VHF, radio de banda ciudadana, y procesamiento de video en general. La mayor parte de los amplificadores operacionales de propósito general exhiben\(f_{unity'}\) s en el rango de 1 MHz a 10 MHz. Además, las tasas de rotación tienden a estar por debajo de 20 V/\(\mu\) s. Estas características las hacen totalmente inadecuadas para aplicaciones de mayor frecuencia. Incluso los amplificadores operacionales “rápidos” estándar como el LM318 ofrecen\(f_{unity'}\) s de no más de 20 MHz con velocidades de giro de 50 V/\(\mu\) s.

A diferencia de los dispositivos de propósito general, los amplificadores operacionales “ultra rápidos” exhiben productos de ancho de banda de ganancia superiores a 50 MHz y velocidades de respuesta superiores a 100 V/\(\mu\) s. Los dispositivos están disponibles con velocidades de rotación superiores a 1000 V/\(\mu\) s y otros cuentan con productos de ancho de banda de ganancia alrededor de 1 GHz. Para optimizar el rendimiento, estos dispositivos son normalmente de la variedad no compensada. De esta manera, se produce el mayor ancho de banda posible para cualquier ganancia dada.

Por supuesto, cuando se trabaja con dispositivos tan rápidos, el diseño del circuito es mucho más crítico de lo normal. Un diseño de circuito muy bueno puede quedar paralizado por un diseño descuidado. En primer lugar, se aconsejan los planos de tierra de placa PC. Un plano de tierra ofrece aislamiento junto con vías de baja resistencia e inductancia. Estos efectos de impedancia parásita y parásita, que a menudo se ignoran a frecuencias más bajas, pueden reducir el rendimiento del circuito a altas frecuencias. El blindaje alrededor de las rutas de entrada y salida también puede ser necesario para algunas aplicaciones, pero se debe tener cuidado, ya que la capacitancia resultante también puede producir atenuación de alta frecuencia. En general, el diseño del circuito debe minimizar la capacitancia parásita entre la salida y el punto de retroalimentación, desde el nodo de suma de retroalimentación a tierra, y entre la entrada y salida del circuito. Una técnica común consiste en extender un plano de tierra para aislar las trazas de entrada y salida. Además, las trazas deben mantenerse cortas para minimizar los efectos de acoplamiento y, por lo tanto, generalmente se prefieren los diseños compactos. Los enchufes IC generalmente se evitan debido al aumento de la inductancia y capacitancia del cable que presentan. Cuando se realizan pruebas de circuitos de alta velocidad, las populares placas de enchufes de varias filas utilizadas para trabajos de propósito general normalmente son inaceptables debido a los altos efectos de inductancia y capacitancia de plomo. Finalmente, al igual que con los amplificadores operacionales de potencia, algunos amplificadores operacionales de alta velocidad se han optimizado para aplicaciones específicas y ya no son intercambiables con el modelo genérico de amplificador operacional. Por ejemplo, se pueden seleccionar ganancias específicas poniendo a tierra o abriendo ciertos pines en el CI.

La familia MAX4030/4031 de Maxim son amplificadores operativos de alta velocidad dobles y triples de bajo costo. Cuentan con especificaciones típicas de 115 V/\(\mu\) s para velocidad de giro y 144 MHz para producto de ancho de banda de ganancia. Los dispositivos funcionan a partir de una fuente de 5 voltios. Al igual que con cualquier dispositivo de alta frecuencia, se requieren condensadores de derivación de fuente de alimentación. Como ejemplo se muestra un controlador básico de 75 líneas de\(\Omega\) video en la Figura\(\PageIndex{1}\). Otro ejemplo es el AD847 de Analog Devices que cuenta con un 300 V/\(\mu\) s para velocidad de respuesta con un producto de ganancia de ancho de banda de 50 MHz.

Figura\(\PageIndex{1}\): Controlador de video. Reimpreso cortesía de Maxim Integrated